Objectif de la leçon : faire découvrir aux élèves l'histoire de la lutte entre les notions d'action rapprochée et d'action à distance ; avec les lacunes des théories, introduire la notion de tension champ électrique, développer la capacité de représenter les champs électriques graphiquement; utiliser le principe de superposition pour calculer les champs d'un système de corps chargés.
Pendant les cours
Examen devoirs méthode pour faire un travail indépendant
Option 1
1. Est-il possible de créer ou de détruire charge électrique? Pourquoi? Expliquer l'essence de la loi de conservation de la charge électrique.
2. Il y a deux corps dans l'air qui ont des charges électriques négatives égales ; les corps se repoussent avec une force de 0,9 N. La distance entre les charges est de 8 cm. Calculez la masse d'électrons en excès dans chaque corps, ainsi que. leur numéro.
Solution. m = m0 N = 9,1·10-31·5·1012= 4,5·10-19 (kg) ; N = √Fr2/k e ; N= 5·1012 (électrons)
Option 2
1 Pourquoi les corps différents s'électrifient-ils lors du frottement, mais les corps homogènes ne le sont pas ?
2 Trois billes conductrices ont été mises en contact, la première bille avait une charge de 1,8 10-8 C, la seconde avait une charge de 0,3 10-8 C, la troisième bille n'avait aucune charge. Comment la charge est-elle répartie entre les billes ? Avec quelle force deux d’entre eux interagiront-ils dans le vide à une distance de 5 cm l’un de l’autre ?
Solution. q1+q2+q3= 3q; q = (q1+q2+q3)/3q = 0,5·10-8(C)
F=kq2/r2; F= 9·10-5 (H)
Apprendre du nouveau matériel
1. Discussion sur la question du transfert de l'effet d'une charge à une autre. Des intervenants sont entendus par les « partisans » de la théorie de l'action à courte portée (le champ se propage à la vitesse de la lumière) et de la théorie de l'action à distance (toutes les interactions se propagent instantanément). Les performances des étudiants sont accompagnées de démonstrations d'expériences sur l'interaction de corps électrifiés. Les étudiants peuvent poser des questions sur les partisans d’une théorie ou d’une autre.
L'enseignant aide les élèves à tirer des conclusions correctes et les amène à se forger le concept de champ électrique.
2. Champ électrique - Une forme particulière de matière qui existe indépendamment de nous et de nos connaissances à son sujet.
3. La propriété principale du champ électrique- action sur les charges électriques avec une certaine force.
| Champ électrostatique | Le champ électrostatique des charges stationnaires ne change pas du tout et est inextricablement lié aux charges qui le composent. | ||
| Intensité du champ électrique : E= F/ Q | Le rapport entre la force avec laquelle le champ électrique agit sur une charge positive d'essai et la valeur de cette charge. Vecteur Ē̄̄̄̄̄ coïncide avec la direction de la force agissant sur la charge positive. | ||
| Intensité du champ électrique d'une charge ponctuelle. E =Q0/4πξ0ξr2 |
L'intensité du champ électrique d'une charge ponctuelle en un certain point de l'espace est directement proportionnelle au module de charge de la source de champ et inversement proportionnelle au carré de la distance entre la source de champ et un point donné de l'espace. | ||
| Les lignes électriques champ électrostatique | Ce sont des lignes dont les tangentes en chaque point du champ coïncident avec la direction de l'intensité du champ en ce point. | ||
| Principe de superposition de champs : E = E1+E2+E3+…
|
Lorsque des champs de plusieurs charges ponctuelles se superposent, un champ électrostatique se forme dont l'intensité en tout point est égale à la somme géométrique des intensités de chacun des champs constitutifs. | ||
| Démonstration d'expérience : « Justification du principe de superposition de champs » | Accrochez une « charge test » (plaque de mousse) à un fil de nylon. Impactez la « charge de test » avec un corps chargé. Amenez ensuite un autre corps chargé et observez son effet sur la « charge test ». Retirez le premier corps chargé et observez l’action du deuxième corps chargé. Tirer une conclusion. | ||
Travail indépendant avec le livre.
1. Lisez la définition des lignes de champ électrique dans le manuel.
2. Regardez attentivement les figures 181 à 184, qui montrent des exemples de lignes de tension de divers corps chargés et systèmes de corps.
3. Répondez aux questions.
A) Comment l’amplitude du vecteur tension est-elle affichée sur les figures ? Sur quoi signe extérieur Est-il possible de distinguer un champ d’action intense ?
B) Où commencent et où finissent les lignes de champ électrique ?
Q) Y a-t-il des ruptures dans les lignes de tension ?
D) Comment les lignes de champ électrique sont-elles situées par rapport à la surface d'un corps chargé ?
D) Dans quel cas le champ électrique peut-il être considéré comme uniforme ?
E) Comparez l’image des lignes de champ d’une charge ponctuelle et d’une balle uniformément chargée.
G) Découvrez à l'aide de quelle formule et dans quelles limites acceptables vous pouvez calculer l'intensité du champ d'une boule conductrice.
Résumons la leçon
Devoirs : §92 – 94.
Article: La physiqueSection disciplinaire de l'examen d'État unifié : _________ _
Total des leçons dans le sujet –_18___
№ leçon de ce sujet _4____
Sujet de la leçon « Électricité. Force actuelle »
Résumé de la leçon fourni
NOM ET PRÉNOM. _ __ Bryleva Liliya Zakirzianovna_
Titre académique, poste : Professeur de physique
Lieu de travail : Établissement d'enseignement municipal école secondaire n°6
Notes de cours de physique
"Électricité. Force actuelle."
Objectifs de la leçon:
Éducatif - donner la notion de courant électrique et découvrir les conditions dans lesquelles il se produit. Inscrire les grandeurs caractérisant le courant électrique.
Développemental - développer des compétences intellectuelles pour analyser et comparer les résultats des expériences ; activer la réflexion des élèves et leur capacité à tirer leurs propres conclusions.
éducatif - développement intérêt cognitif au sujet, élargissant les horizons des étudiants, montrant la possibilité d'utiliser les connaissances acquises en cours dans des situations de la vie.
Type de cours : cours sur l'apprentissage de nouvelles connaissances.
Matériel : présentation sur le thème « Courant électrique. Force actuelle."
Plan de cours.
Organisation du temps.
Actualisation des connaissances.
Apprendre du nouveau matériel.
Consolidation.
Résumer.
1. Moment organisationnel.
Se préparer à apprendre du nouveau matériel.
Aujourd'hui, nous allons nous familiariser avec les concepts : courant électrique, intensité du courant et les conditions nécessaires à l'existence du courant électrique.
3. Actualisation des connaissances.
Sur l'écran se trouve la diapositive numéro 2.
Vous connaissez tous bien l’expression « courant électrique », mais nous utilisons le plus souvent le mot « électricité ». Ces concepts font partie de nos vies depuis si longtemps que nous ne pensons même pas à leur signification. Alors que veulent-ils dire ?
Dans les leçons précédentes, nous avons partiellement abordé ce sujet, à savoir, nous avons étudié les corps chargés stationnaires. Comme vous vous en souvenez, cette branche de la physique s’appelle l’électrostatique.
À l’écran se trouve la diapositive numéro 3.
Ok, réfléchis-y maintenant. Que signifie le mot « actuel » ?
Mouvement! Cela signifie « courant électrique », c'est le mouvement de particules chargées. C'est ce phénomène que nous étudierons dans les leçons suivantes.
En 8e, nous avons étudié en partie ce phénomène physique. Ensuite, nous avons dit que : « le courant électrique est le mouvement dirigé de particules chargées ».
Aujourd'hui, dans la leçon, nous examinerons le cas le plus simple de mouvement directionnel de particules chargées - le courant électrique continu.
Apprendre du nouveau matériel.
Pour l'émergence et l'existence d'un courant électrique constant dans une substance, la présence de particules chargées libres est nécessaire, dont le mouvement dans un conducteur provoque le transfert de charge électrique d'un endroit à un autre.
À l’écran se trouve la diapositive numéro 5.
Cependant, si des particules chargées subissent un mouvement thermique aléatoire, comme les électrons libres dans un métal, le transfert de charge ne se produit pas, ce qui signifie qu’il n’y a pas de courant électrique.
À l’écran se trouve la diapositive numéro 6.
Le courant électrique se produit uniquement avec le mouvement ordonné (dirigé) de particules chargées (électrons ou ions).
Sur l'écran – diapositive numéro 7.
Comment faire bouger les particules chargées de manière ordonnée ?
Nous avons besoin d’une force agissant sur eux dans une certaine direction. Dès que cette force cesse d'agir, le mouvement ordonné des particules cessera en raison de résistance électrique, exercé sur leur mouvement par les ions réseau cristallin métaux ou molécules d’électrolyte neutre.
Sur l'écran – diapositive numéro 8.
Alors d’où vient ce pouvoir ? Nous avons dit que les particules chargées sont soumises à la force coulombienne F = q E (la force coulombienne est égale au produit de la charge et du vecteur intensité), qui est directement liée au champ électrique.
À l’écran se trouve la diapositive numéro 9.
Généralement, c'est le champ électrique à l'intérieur du conducteur qui provoque et maintient le mouvement ordonné des particules chargées. S’il existe un champ électrique à l’intérieur d’un conducteur, il existe alors une différence de potentiel entre les extrémités du conducteur. Lorsque la différence de potentiel ne change pas dans le temps, un courant électrique constant s’établit dans le conducteur.
Sur l'écran – diapositive numéro 10
Cela signifie qu'en plus des particules chargées, pour l'existence d'un courant électrique, la présence de champ électrique.
Lorsqu'une différence de potentiel (tension) est créée entre n'importe quel point d'un conducteur, l'équilibre des charges sera perturbé et un mouvement de charges se produira dans le conducteur, appelé courant électrique.
Sur l'écran – diapositive numéro 11.
Ainsi, nous avons établi deux conditions d'existence du courant électrique :
présence de charges gratuites,
présence d'un champ électrique.
À l’écran se trouve la diapositive numéro 12.
Donc : LE COURANT ÉLECTRIQUE est le mouvement dirigé et ordonné de particules chargées (électrons, ions et autres particules chargées.). Ceux. le courant électrique a une certaine direction. La direction du courant est considérée comme la direction du mouvement des particules chargées positivement. Il s’ensuit que la direction du courant coïncide avec la direction du vecteur intensité du champ électrique. Si le courant est formé par le mouvement de particules chargées négativement, alors la direction du courant est considérée comme opposée à la direction du mouvement des particules. (Ce choix de la direction du courant n'est pas très réussi, car dans la plupart des cas, le courant représente le mouvement ordonné des électrons - des particules chargées négativement. Le choix de la direction du courant a été fait à une époque où l'on ne savait rien des électrons libres dans les métaux.)
À l’écran se trouve la diapositive numéro 13.
Nous ne voyons pas directement le mouvement des particules dans un conducteur. La présence de courant électrique doit être jugée par les actions ou phénomènes qui l'accompagnent.
À l’écran se trouve la diapositive numéro 14.
Effet thermique du courant électrique. Le conducteur parcouru par le courant s'échauffe (une ampoule à incandescence s'allume) ;
À l’écran se trouve la diapositive numéro 15.
Effet magnétique du courant électrique. Un conducteur avec courant attire ou magnétise les corps, tourne perpendiculairement au fil avec courant, une flèche magnétique ;
À l’écran se trouve la diapositive numéro 16.
Action chimique du courant électrique. Le courant électrique peut changer composition chimique conducteur, par exemple, pour libérer ses composants chimiques (l'hydrogène et l'oxygène sont libérés à partir de l'eau acidifiée versée dans un récipient en verre en forme de U).
L'effet magnétique est le principal, car il est observé dans tous les conducteurs, l'effet thermique est absent dans les supraconducteurs et l'effet chimique n'est observé que dans les solutions et les fusions d'électrolytes.
À l’écran se trouve la diapositive numéro 17.
Comme beaucoup phénomènes physiques le courant électrique a caractéristiques quantitatives, appelé intensité du courant : si à travers la section transversale le conducteur porte une charge ∆q pendant le temps ∆t, alors la valeur moyenne du courant est : I=∆q/∆t(l'intensité du courant est égale au rapport charge/temps).
Ainsi, l'intensité moyenne du courant est égale au rapport de la charge ∆q traversant la section transversale du conducteur pendant l'intervalle de temps ∆t à cette période de temps.
Dans le SI (Système International) l'unité de courant est l'ampère, noté 1 A = 1 C/s (Un ampère égal au rapport 1 coulomb pendant 1 seconde)
Attention : si le courant ne change pas dans le temps, alors le courant est dit constant.
À l’écran se trouve la diapositive numéro 18.
L'intensité du courant peut être une valeur positive si la direction du courant coïncide avec la direction positive conventionnellement sélectionnée le long du conducteur. Sinon le courant est négatif.
À l’écran se trouve la diapositive numéro 19.
Pour mesurer l'intensité du courant, un appareil est utilisé - un ampèremètre. Le principe de conception de ces appareils repose sur action magnétique actuel DANS circuit électrique L'ampèremètre est connecté en série à l'appareil à partir duquel le courant doit être mesuré. Une représentation schématique d'un ampèremètre est un cercle avec la lettre A au centre.
À l’écran se trouve la diapositive numéro 20.
De plus, l’intensité du courant est liée à la vitesse de mouvement directionnel des particules. Montrons cette connexion.
Soit un conducteur cylindrique une section S. Prenons la direction de gauche à droite comme direction positive dans le conducteur. La charge de chaque particule sera considérée comme égale à q 0. Le volume du conducteur, limité par les sections 1 et 2 avec une distance ∆L entre elles, contient des particules N = n·S·∆L, où n est la concentration de particules.
À l’écran se trouve la diapositive numéro 21.
Leur charge totale dans le volume sélectionné est q = q 0 ·n·S·∆L (la charge est égale au produit de la charge des particules par la concentration, la surface et la distance). Si les particules se déplacent de gauche à droite avec une vitesse moyenne v, alors dans un temps ∆t = ∆L/v égal au rapport distance/vitesse, toutes les particules contenues dans le volume considéré traverseront la section efficace 2. Par conséquent, la force actuelle est trouvée à l’aide de la formule suivante.
I = ∆q/∆t = (q 0 ·n·S·∆L·v)/∆L= q 0 ·n·S·v
À l’écran se trouve la diapositive numéro 22.
En utilisant cette formule, essayons de déterminer la vitesse de mouvement ordonné des électrons dans un conducteur.
V = je/( e·n·S),
Où e– module de charge électronique.
À l’écran se trouve la diapositive numéro 23.
Soit l'intensité du courant I = 1A et la section transversale du conducteur S = 10 -6 m 2, pour le cuivre la concentration n = 8,5 10 28 m -3. Ainsi,
V=1/(1,6 ·10 -19 · 8,5·10 28 ·10 -6)=7·10 -5 m/s
Comme nous le voyons, la vitesse de déplacement ordonné des électrons dans un conducteur est faible.
À l’écran se trouve la diapositive numéro 24.
Pour estimer la taille, p Imaginons un très long circuit de courant, par exemple une ligne télégraphique entre deux villes séparées l'une de l'autre, disons de 1 000 km. Des expériences minutieuses montrent que les effets du courant dans la deuxième ville commenceront à se manifester, c'est-à-dire que les électrons des conducteurs qui s'y trouvent commenceront à se déplacer, environ 1/300 de seconde après leur mouvement le long des fils de la première. la ville a commencé. On dit souvent, de manière pas très stricte, mais très claire, que le courant circule dans les fils à une vitesse de 300 000 km/s. Cela ne signifie cependant pas que le mouvement des porteurs de charge dans le conducteur se produit à cette vitesse énorme, de sorte qu'un électron ou un ion, qui dans notre exemple se trouvait dans la première ville, atteindra la seconde en 1/800 de seconde. . Pas du tout. Le mouvement des porteurs dans un conducteur se produit presque toujours très lentement, à une vitesse de plusieurs millimètres par seconde, et souvent même moins. Nous voyons donc qu’il faut soigneusement distinguer et ne pas confondre les concepts de « vitesse actuelle » et de « vitesse des porteurs de charge ».
À l’écran se trouve la diapositive numéro 25.
Ainsi, la vitesse que nous appelons « vitesse du courant » par souci de concision est la vitesse de propagation des modifications du champ électrique le long du conducteur, et non pas du tout la vitesse de déplacement des porteurs de charge dans celui-ci.
Expliquons ce qui a été dit analogie mécanique. Imaginons que deux villes soient reliées par un oléoduc et que dans l'une de ces villes une pompe commence à fonctionner, augmentant la pression du pétrole à cet endroit. Cette pression accrue se propagera à travers le liquide dans le tuyau à grande vitesse – environ un kilomètre par seconde. Ainsi, dans une seconde, les particules commenceront à se déplacer à une distance de, disons, 1 km de la pompe, après deux secondes - à une distance de 2 km, en une minute - à une distance de 60 km, etc. Après environ dans un quart d'heure, le pétrole commencera à s'écouler du pipeline de la deuxième ville. Mais le mouvement des particules de pétrole elles-mêmes se produit beaucoup plus lentement, et plusieurs jours peuvent s'écouler avant que des particules de pétrole spécifiques n'atteignent la première ville vers la seconde. retournant vers courant électrique, il faut dire que la « vitesse du courant » (la vitesse de propagation du champ électrique) est similaire à la vitesse de propagation de la pression à travers l'oléoduc, et la « vitesse du porteur » est similaire à la vitesse de déplacement des particules de l'huile elle-même.
5. Consolidation.
À l’écran – slide n°26
Aujourd'hui, en classe, nous avons examiné le concept de base de l'électrodynamique :
Électricité;
Conditions nécessaires à l'existence du courant électrique ;
Caractéristiques quantitatives du courant électrique.
À l’écran – slide n°27
Voyons maintenant comment résoudre des problèmes typiques :
1. La tuile est incluse dans le réseau d'éclairage. Quelle quantité d’électricité le traverse en 10 minutes si le courant dans le cordon d’alimentation est de 5 A ?
Solution : Temps dans le système SI 10 minutes = 600 s,
Par définition, le courant est égal au rapport charge/temps.
La charge est donc égale au produit du courant et du temps.
Q = It = 5A 600 s = 3000 C
À l’écran – slide n°28
2. Combien d'électrons traversent le filament d'une lampe à incandescence en 1 s lorsque le courant dans la lampe est de 1,6 A ?
Solution : La charge d’un électron est e= 1,6 10 -19 C,
La totalité des frais peut être calculée à l'aide de la formule :
Q = I t – la charge est égale au produit du courant et du temps.
Le nombre d'électrons est égal au rapport de la charge totale à la charge d'un électron :
N = q/ e
cela implique
N = je t / e= 1,6A 1s/1,6 10 -19 Cl = 10 19
Sur l'écran – diapositive n°29
3. Un courant de 1 A traverse un conducteur pendant un an. Trouvez la masse d'électrons qui ont traversé la section transversale du conducteur pendant cette période. Rapport entre la charge électronique et sa masse e/m e = 1,76 10 +11 C/kg.
Solution : La masse des électrons peut être définie comme le produit du nombre d'électrons et de la masse de l'électron M = N m e. En utilisant la formule N = I t / e(voir problème précédent), on trouve que la masse est égale à
М = m e I t / e= 1A 365 24 60 60s/(1,76 10 +11 C/kg) = 1,8 10 -4 kg.
Sur l'écran – diapositive n ° 30
4. Dans un conducteur d'une section transversale de 1 mm 2, le courant est de 1,6 A. La concentration électronique dans le conducteur est de 10 23 m -3 à une température de 20 0 C. Trouvez la vitesse moyenne de mouvement directionnel des électrons et comparez-la avec la vitesse thermique des électrons.
Solution : Déterminer vitesse moyenne pour le mouvement directionnel des électrons, nous utilisons la formule
Q = q 0 n S v t (la charge est égale au produit de la charge des particules par la concentration, la surface, la vitesse et le temps).
Puisque I = q/t (l'intensité du courant est égale au rapport charge/temps),
Alors je = q 0 n S v => v= I/ (q 0 n S)
Calculons et obtenons la valeur de la vitesse de déplacement des électrons
V= 1,6A/(10 23 m -3 10 -6 m 1,6 10 -19 C) = 100 m/s
M v 2 /2 = (3/ 2) k T => (cela découle d'ici)
= 11500 m/s
Vitesse mouvement thermique 115 fois plus.
Résumer.
Sur l'écran – diapositive numéro 31
Écrivez vos devoirs.
V.A.Kasyanov Manuel de physique 11e année. §1,2, problèmes §2 (1-5).
Sur l'écran – diapositive numéro 32.
Merci pour votre attention. Nous vous souhaitons du succès dans exercices indépendantsà propos de ce thème !
Résumé vérifié
Méthodologue du Département de l'Éducation :___________________________________________________________
Conseil d'experts de l'Université pédagogique d'État d'Erevan :__________________________________________
Date de:_____________________________________________________________
Signatures :________________________________________________________________________
Sujet : Champ électrique. Intensité du champ électrique. Principe de superposition de champs
Le but de la leçon : poursuivre la formation du concept de « champ électrique », introduire sa principale caractéristique ; étudier le principe de superposition des champs électriques.
Pendant les cours :
1. Moment d’organisation. Fixer les buts et objectifs de la leçon.
2.Test de connaissances :
Dictée physique
Électrification des corps. Loi de conservation de charge. La loi de coulomb
Quel est le nom de la branche de la physique qui étudie les corps chargés stationnaires ? /électrostatique/
Quelle interaction existe entre les corps chargés et les particules ? /électromagnétique/
Quelle grandeur physique détermine l’interaction électromagnétique ? /charge électrique/
L'ampleur de la charge dépend-elle du choix du référentiel ? /Non/
Peut-on dire que la charge d'un système est constituée des charges des corps inclus dans le système ? /Peut/
Quel est le nom du processus qui conduit à l’apparition de charges électriques sur les corps ? /Électrification/
Si un corps est électriquement neutre, cela signifie-t-il qu’il ne contient aucune charge électrique ? /Non/
Est-il vrai que dans un système fermé somme algébrique la charge de tous les corps du système reste-t-elle constante ? /Oui/
Si le nombre de particules chargées dans un système fermé a diminué, cela signifie-t-il que la charge de l'ensemble du système a également diminué ? /Non/
Créons-nous une charge électrique lors de l’électrification ? /Non/
Une charge peut-elle exister indépendamment d’une particule ? /Non/
Un corps dont la charge positive totale des particules est égale à la charge négative totale des particules est... /Neutre/
Comment la force d’interaction entre les particules chargées changera-t-elle à mesure que la charge de l’une de ces particules augmente ? /Augmentera/
Comment la force d’interaction changera-t-elle lorsque les charges entreront dans le milieu ? /Diminuera/
Comment la force d’interaction changera-t-elle à mesure que la distance entre les charges augmente de 3 fois ? /Diminuera de 9 fois/
Quel est le nom de la quantité qui caractérise propriétés électriques environnement? /Constante diélectrique du milieu/
Dans quelles unités la charge électrique est-elle mesurée ? /En pendentifs/
3.Apprendre du nouveau matériel
Champ électrique
L'interaction des charges selon la loi de Coulomb est un fait établi expérimentalement. Cependant, cela ne révèle pas l’image physique du processus d’interaction lui-même. Et cela ne répond pas à la question de savoir comment se produit l’action d’une charge sur une autre.
Faraday a donné l'explication suivante : Il y a toujours un champ électrique autour de chaque charge électrique. Un champ électrique est un objet matériel continu dans l’espace et capable d’agir sur d’autres charges électriques. L'interaction des charges électriques est le résultat de l'action du champ des corps chargés.
Le champ électrique est un champ créé par des charges électriques stationnaires.
Un champ électrique peut être détecté si vous introduisez ce point charge de test (positive).
Une redevance de point de test est une redevance qui ne déforme pas le champ étudié (ne provoque pas de redistribution des charges créant le champ).
Propriétés du champ électrique :
Agit sur les accusations avec une certaine force.
Le champ électrique créé par une charge stationnaire, c'est-à-dire électrostatique ne change pas avec le temps.
Champ électrique - type particulier matière dont le mouvement n'obéit pas aux lois de la mécanique newtonienne. Ce type de matière a ses propres lois, des propriétés qui ne peuvent être confondues avec rien d’autre dans le monde qui l’entoure.
Intensité du champ électrique
Quantité physique, égal au rapport de la force avec laquelle le champ électrique agit sur la charge d'essaiq, à la valeur de cette charge s'appelleintensité du champ électrique
et est désigné 
:
.
L'unité de tension est 1N/C ou 1V/m.
Les vecteurs de champ électrique et d’intensité de force coulombienne sont co-dirigés.
Un champ électrique dont l’intensité est la même en tous points de l’espace est dit uniforme.
Lignes de tension (lignes de champ) – lignes dont les tangentes en chaque point coïncident avec la direction du vecteur .
Afin d'utiliser les lignes de tension pour caractériser non seulement la direction, mais aussi la valeur de l'intensité du champ électrostatique, elles sont tracées avec une certaine densité : le nombre de lignes de tension pénétrant une unité de surface perpendiculaire aux lignes de tension doit être égal à le module vectoriel .
Si le champ est créé par une charge ponctuelle, alors les lignes d'intensité sont des lignes droites radiales émergeant de la charge, si elle positif, et inclus dans celui-ci, si la charge négatif.
Principe de superposition de champs
L'expérience montre que si une charge électrique q les champs électriques de plusieurs sources agissent simultanément, alors la force résultante s'avère être égal au montant, agissant de la part de chaque domaine séparément.
Les champs électriques obéissent au principe de superposition :
L'intensité du champ résultant créé par le système de charges est égale à la somme géométrique des intensités de champ créées en un point donné par chacune des charges séparément :
ou 
4. Fixation du matériel
Résoudre les problèmes de la collection. problèmes éd. Rymkevitch n° 696 697 698
Devoirs : §92,93,94
Objectif de la leçon : faire découvrir aux élèves l'histoire de la lutte entre les notions d'action rapprochée et d'action à distance ; avec les lacunes des théories, introduire le concept d'intensité du champ électrique, développer la capacité de représenter graphiquement les champs électriques ; utiliser le principe de superposition pour calculer les champs d'un système de corps chargés.
Pendant les cours
Vérification des devoirs selon la méthode de travail autonome
Option 1
1. Est-il possible de créer ou de détruire une charge électrique ? Pourquoi? Expliquer l'essence de la loi de conservation de la charge électrique.
2. Il y a deux corps dans l'air qui ont des charges électriques négatives égales ; les corps se repoussent avec une force de 0,9 N. La distance entre les charges est de 8 cm. Calculez la masse d'électrons en excès dans chaque corps, ainsi que. leur numéro.
Solution. m = m0 N = 9,1·10-31·5·1012= 4,5·10-19 (kg) ; N = √Fr2/k e ; N= 5·1012 (électrons)
Option 2
1 Pourquoi les corps différents s'électrifient-ils lors du frottement, mais les corps homogènes ne le sont pas ?
Trois billes conductrices ont été mises en contact, la première bille avait une charge de 1,8 10-8 C, la seconde avait une charge de 0,3 10-8 C, la troisième bille n'avait aucune charge. Comment la charge est-elle répartie entre les billes ? Avec quelle force deux d’entre eux interagiront-ils dans le vide à une distance de 5 cm l’un de l’autre ?
Solution. q1+q2+q3= 3q; q = (q1+q2+q3)/3q = 0,5·10-8(C)
F=kq2/r2; F= 9·10-5 (H)
Apprendre du nouveau matériel
1. Discussion sur la question du transfert de l'effet d'une charge à une autre. Des intervenants sont entendus par les « partisans » de la théorie de l'action à courte portée (le champ se propage à la vitesse de la lumière) et de la théorie de l'action à distance (toutes les interactions se propagent instantanément). Les performances des étudiants sont accompagnées de démonstrations d'expériences sur l'interaction de corps électrifiés. Les étudiants peuvent poser des questions sur les partisans d’une théorie ou d’une autre.
L'enseignant aide les élèves à tirer des conclusions correctes et les amène à se forger le concept de champ électrique.
2. Champ électrique - une forme particulière de matière qui existe indépendamment de nous et de nos connaissances à son sujet.
3. La propriété principale du champ électrique- action sur les charges électriques avec une certaine force.
| Champ électrostatique | Le champ électrostatique des charges stationnaires ne change pas du tout et est inextricablement lié aux charges qui le composent. | ||
| Intensité du champ électrique : E= F/ q | Le rapport entre la force avec laquelle le champ électrique agit sur une charge positive d'essai et la valeur de cette charge. Vecteur Ē̄̄̄̄̄ coïncide avec la direction de la force agissant sur la charge positive. | ||
| Intensité du champ électrique d'une charge ponctuelle. E =q0/4πξ0ξr2 | L'intensité du champ électrique d'une charge ponctuelle en un certain point de l'espace est directement proportionnelle au module de charge de la source de champ et inversement proportionnelle au carré de la distance entre la source de champ et un point donné de l'espace. | ||
| Lignes de champ électrostatique | Ce sont des lignes dont les tangentes en chaque point du champ coïncident avec la direction de l'intensité du champ en ce point. | ||
| Principe de superposition de champs : E = E1+E2+E3+… | Lorsque des champs de plusieurs charges ponctuelles se superposent, un champ électrostatique se forme dont l'intensité en tout point est égale à la somme géométrique des intensités de chacun des champs constitutifs. | ||
| Démonstration d'expérience : « Justification du principe de superposition de champs » | Accrochez une « charge test » (plaque de mousse) à un fil de nylon. Impactez la « charge de test » avec un corps chargé. Amenez ensuite un autre corps chargé et observez son effet sur la « charge test ». Retirez le premier corps chargé et observez l’action du deuxième corps chargé. Tirer une conclusion. | ||
Travail indépendant avec le livre.
1. Lisez la définition des lignes de champ électrique dans le manuel.
2. Regardez attentivement les figures 181 à 184, qui montrent des exemples de lignes de tension de divers corps chargés et systèmes de corps.
3. Répondez aux questions.
A) Comment l’amplitude du vecteur tension est-elle affichée sur les figures ? Par quel signe extérieur peut-on distinguer un champ d’action intense ?
B) Où commencent et où finissent les lignes de champ électrique ?
Q) Y a-t-il des ruptures dans les lignes de tension ?
D) Comment les lignes de champ électrique sont-elles situées par rapport à la surface d'un corps chargé ?
D) Dans quel cas le champ électrique peut-il être considéré comme uniforme ?
E) Comparez l’image des lignes de champ d’une charge ponctuelle et d’une balle uniformément chargée.
G) Découvrez à l'aide de quelle formule et dans quelles limites acceptables vous pouvez calculer l'intensité du champ d'une boule conductrice.
Résumons la leçon
Devoirs : §92 – 94.
- Objectif de la leçon : se forger des idées sur la potentialité du champ électrostatique, établir l'indépendance du travail des forces électrostatiques par rapport à la forme de la trajectoire, introduire la notion de potentiel, découvrir signification physique différence de potentiel, rendement...
- Objectif de la leçon : contrôler les connaissances et les compétences des étudiants acquises lors de l'étude de ce sujet. Déroulement de la leçon Moment organisationnel Option – 1 (niveau – 1) 1. Deux points...
- Objectif du cours : à partir du modèle d'un conducteur métallique, étudier le phénomène d'induction électrostatique ; découvrir le comportement des diélectriques dans un champ électrostatique ; introduire le concept de constante diélectrique. Progression de la leçon Vérification des devoirs...
- Le but de la leçon : se faire une idée d'une onde électromagnétique comme interaction de champs électriques et magnétiques ; comparer ondes électromagnétiques Avec ondes mécaniques selon un certain nombre de caractéristiques communes aux deux...
- Objectif de la leçon : développer des compétences pour résoudre des problèmes en utilisant les concepts de tension, de potentiel et de travail d'un champ électrique pour déplacer une charge ; continuer à développer la capacité de réfléchir, de comparer, de tirer des conclusions, de formuler...
- Le but de la leçon : former chez les élèves une idée du champ électrique et magnétique dans son ensemble - le champ électromagnétique. Progression de la leçon Vérifier les devoirs à l'aide de tests...
- Le but de la leçon : dériver une formule pour la relation entre l'intensité du champ électrique et la différence de potentiel, introduire le concept de surfaces équipotentielles, développer la capacité d'appliquer les connaissances théoriques acquises à la résolution qualitative...
- Objectif du cours : connaître le niveau connaissance théoriqueétudiants
Sujet : Champ électrique. Intensité du champ électrique. Principe de superposition de champs
Cible: divulgation de la nature matérielle du champ électrique et formation du concept d'intensité du champ électrique
Objectifs de la leçon: familiariser les étudiants avec les caractéristiques de puissance du champ électrique ;
∙ acquérir des connaissances informelles sur l'interprétation du concept d'« intensité de champ électrique » ;
∙ cultiver une attitude consciente envers l'apprentissage et un intérêt pour l'étude de la physique.
Leçon : apprendre du nouveau matériel
Équipement: manchon en métal léger en feuille, bâton en plexiglas, plumes sur support, machine électrophore, boule sur fil de soie, plaques de condensateur, présentation, animation flash
Pendant les cours
Répétition de ce qui a été appris
Loi de Coulomb
Quelle est la signification physique du coefficient k ?
Déterminer les limites d'applicabilité de la loi de Coulomb ?
Dictée physique. Loi de conservation de la charge électrique. La loi de coulomb. (vérification mutuelle)
Apprendre du nouveau matériel
1.Est-il possible de créer une charge électrique ?
2. Créons-nous une charge électrique pendant l’électrification ?
3. Une charge peut-elle exister séparément d’une particule ?
4. Un corps dont la charge positive totale des particules est égale à la charge négative totale des particules est…..
5. La force d'interaction des particules chargées avec la charge croissante de l'une de ces particules…..
6. Lorsqu'une charge est placée dans un milieu, la force d'interaction entre elles….
7. Avec une augmentation de 3 fois de la distance entre les charges, la force d'interaction......
8. La grandeur caractérisant les propriétés électriques du milieu est appelée...
9. Dans quelles unités la charge électrique est-elle mesurée ?
(1, oui ; 2. Non ; 3. Non ; 4. Neutre ; 5. Augmentations ; 6. Diminutions ; 7. Diminuera de 9 fois ; 8. Constante diélectrique ; 9. En pendentifs)
Apprendre du nouveau matériel
L'interaction des charges selon la loi de Coulomb est un fait établi expérimentalement. ( diapositive 1 )Cependant, cela ne révèle pas l’image physique du processus d’interaction lui-même. Et cela ne répond pas à la question de savoir comment se produit l’action d’une charge sur une autre.
Expérience 1 (avec manchon) Amener lentement une plaque de plexiglas située verticalement jusqu'à un manchon en feuille de métal léger suspendu à un fil, après l'avoir préalablement chargé de laine.
-Ce qui se passe?( il n'y a pas de contact, mais le manchon s'est écarté de la verticale)
Expérience 2 ( machine électrophore, plaques d'un condensateur sphérique, balle de tennis suspendue sur un fil de soie ) Après avoir chargé les plaques, on observe le mouvement de la balle entre elles. Pourquoi?
C’est ainsi que se produisent les interactions à distance. Peut-être que c'est l'air entre les corps ?
Expérience 3 (regarder un fragment vidéo, animation flash) En pompant l'air, on observe que les feuilles de l'électroscope toujours se repoussent.
Que peut-on conclure ? ( l'air ne participe pas à l'interaction )
Comment s’effectue alors l’interaction ?
Faraday donne l'explication suivante :
Il y a toujours un champ électrique autour de chaque charge électrique. ( diapositive 2)
Pour caractériser E.P. vous devez entrer des valeurs.
La première caractéristique du Champ est la TENSION.
Revenons à la loi de Coulomb ( diapositive 3 )
Considérons l'effet du champ sur la charge introduite dans le champ de la charge test.
……………………………………………
Ainsi, si l'on regarde le rapport, on obtiendra une valeur qui caractérisera l'action du champ en un point donné.
Désigné par la lettre E.
Tension E.P.
Tension E.P. ne dépend pas de l'ampleur de la charge, de la quantité vectorielle (caractéristique de l'intensité du champ) Il montre avec quelle force le champ agit sur une charge placée dans ce champ.
En substituant l'expression de la force dans la formule, nous obtenons l'expression de l'intensité du champ d'une charge ponctuelle
Comment caractériser un champ créé par plusieurs charges ?
Il faut utiliser l'addition vectorielle des forces agissant sur la charge introduite dans le champ et obtenir l'intensité E.P. Ce cas est appelé le PRINCIPE DE SUPERPOSITION
(diapositive 6)
Expérience 4. Expériences sur la démonstration des spectres des champs électriques. (1. Expériences avec des sultans installés sur des supports isolants et chargés à partir d'une machine à feuilles électrique. 2. Expériences avec des plaques de condensateur sur lesquelles des bandes de papier sont collées à une extrémité.)
Il est pratique de représenter le champ électrique avec des lignes graphiques - LIGNES ÉLECTRIQUES. LES LIGNES DE CHAMP sont des lignes indiquant la direction de la force agissant dans ce champ sur une particule chargée positivement qui y est placée ( diapositives 9,10,11)
Lignes de champ créées par des particules chargées positivement (a) et négativement (b)
Le cas le plus intéressant est celui d’E.P. créé entre deux longues plaques chargées. Puis un E.P. homogène se crée entre eux.
Explication du principe de superposition, à l'aide d'une représentation graphique ( diapositives11,12,13)
III. Consolidation des connaissances, des capacités, des compétences
Questions de révision
∙ Analyse des questions :
a) Comment faut-il comprendre qu'un champ électrique existe en un point donné ?
b) Comment doit-on comprendre que la tension au point A est supérieure à la tension au point B ?
c) Comment faut-il comprendre que l'intensité en un point donné du champ est de 6 N/kl ?
d) Quelle valeur peut-on déterminer si la force en un point donné du champ est connue ?
∙ 2. Analyse des problèmes qualitatifs
800. Deux charges de même ampleur sont situées à une certaine distance l’une de l’autre. Dans quel cas la tension en un point situé à mi-distance entre eux est-elle plus grande : si ces charges sont semblables ou différentes ?? (Différent. Avec des charges ponctuelles du même nom, la tension sera nulle.)
801. Pourquoi les oiseaux s'envolent-ils des fils à haute tension lorsque le courant est activé ? (Lorsqu'un courant haute tension est activé, une charge électrique statique apparaît sur les plumes de l'oiseau, à la suite de laquelle les plumes de l'oiseau se hérissent et divergent (comme les pompons d'un panache de papier connecté à une machine électrostatique). Cela effraie l'oiseau. , il s'envole du fil.)
∙ Analyse des problèmes de calcul [Rymkevitch A.P. Recueil de problèmes de physique, classes 10-11. – M. : Outarde, 2003.] :
698. À un moment donné du champ, une force de 0,4 μN agit sur une charge de 2 nC. Trouvez l'intensité du champ à ce stade. (200 V/m)
699. Quelle force agit sur une charge de 12 nC placée à un point où l'intensité du champ électrique est de 2 kN/Cl ? (24µN)
Résumer la leçon.
Littérature:
Manuel de physique 10, B. Krongar, V. Kem, N. Koyshibaev, maison d'édition "Mektep" 2010
[Tulchinsky M.E. Problèmes qualitatifs en physique en lycée. – M. : Éducation, 1972.] :
Rymkevitch A.P. Recueil de problèmes de physique, classes 10-11. – M. : Outarde, 2003
V.A.Volkov. Pour aider le professeur de l'école.
