Конспекти

Вчимо фізику краще

Електричний струм.  Повторення

 

Враховуючи досвід навчання учнів в 10-му класі (власне відсутність бажання навчатися) подальший процес здобування знань буде змінено - будемо гризти граніт науки по-новому.

На заняття всі учні класу повинні прийти з власноруч переписаним конспектом у зошит з лекцій з фізики.

Конспект №1

Діелектрики у зовнішньому електричному полі

Діелектрики. Поляризація діелектриків

  При внесенні діелектрика в зовнішнє електричне поле Е₀ в ньому виникає перерозподіл зарядів, які входять до складу атомів або молекул. В результаті такого перерозподілу на поверхні діелектричного зразка появляються надлишкові нескомпенсовані зв’язані заряди. Всі заряджені частинки, які утворюють макроскопічні зв’язані заряди, як і раніше входять до складу своїх атомів.

Звязані заряди створюють електричне поле Е’ яке всередині діелектрика направлено противополежно вектору напруженості Е₀  зовнішнього поля. Цей процес називають поляризацією діелектрика. В результаті повне електричне поле 

Е = Е₀ + Е’  

всередині діелектрика виявляється по модулю меншим зовнішнього поля. 

Фізична величина, яка дорівнює відношенню модуля напруженості Е₀ зовнішнього електричного поля в вакуумі до модуля напруженості Е повного поля в однорідному діелектрику, називають діелектричною проникністю речовини. 

ε = Е₀/Е

Енергія електричного поля

Енергія електричного поля

Досвід показує, що заряджений конденсатор має запас енергії.

Енергія зарядженого конденсатора дорівнює роботі зовнішніх сил, яку потрібно виконати, щоб зарядити конденсатор.

Процес зарядки конденсатора можна представити як послідовне перенесення достатньо малих порцій заряду Δq > 0 з одної обкладки конденсатора на другу (мал. 1). При цьому одна обкладка поволі зарядиться додатнім зарядом, а друга – від’ємним. Оскільки кожна порція переноситься в умовах, коли на обкладках вже є деякий заряд q, а між ними існує деяка різниця потенціалів 

 U = q/C  

 при перенесенні кожної порції Δq зовнішні сили повинні виконати роботу:

ΔА = UΔq = qΔq/C

Мал. 1 Процес зарядки конденсатора

ДКР №14/2

Домашня Контрольна Робота №14/2 (остання)

на п'ятницю 27.05.2016 р.

 

Завдання здати до першого уроку на окремих скріплених листочках!

 

 

6.3.2; 6.3.6; 6.3.7; 6.3.8; 6.3.29; 6.3.30;
6.4.2; 6.4.3; 6.4.4; 6.4.11; 7.1.5; 7.1.6.

 

Бажаю успіху!

Електрична ємність

Електроємність. Конденсатори

   

Конденсатори - "двоногі марсіанчики"

Якщо двом ізольованим провідникам надати заряди q₁ і q₂, то між ними виникне деяка різниця потенціалів Δφ, яка залежить від величин зарядів і геометрії провідників. Різницю потенціалів Δφ між двома точками в електричному полі часто називають напругою і позначають літерою U. Найбільший практичний інтерес має той випадок, коли заряди провідників однакові по модулю і протилежні за знаком: q₁ = – q₂ = q. В цьому випадку можно ввести поняття електричної ємності.

Електричною ємністю системи з двох провідників називають фізичну величину, яка визначається як відношення заряду q одного з провідників до різниці потенціалів Δφ між ними:

 С= q/Δφ = q/U

В системі СІ одиниця електроємності називається фарада (Ф):

1Ф = 1Кл/1В

Величина електроємності залежить від: 

• форми,
• розмірів провідників та 
• властивостей діелектрика, який розділяє провідники. 

Провідники в електричному полі

Провідники  в зовнішньому електричному полі

Мал. 1 Електростатична індукція

  Речовини, внесені в електричне поле, можуть суттєво змінити його. Це пов’язано з тим, що речовина складається з заряджених частинок. При наявності зовнішнього поля відбувається перерозподіл заряджених частинок, і в речовині виникає власне електричне поле. Повне електричне поле Е складається з зовнішнього поля Е₀ і  внутрішнього поля Е’ яке створюють заряджені частинки речовини.

Загалом речовини різноманітні за своїми електричними властивостями. Найбільш широкими класами  речовин є провідники і діелектрики.

Головна особливість провідників – наявність вільних  зарядів (електронів), які беруть участь в тепловому русі і можуть пересуватися по всьому об’єму провідника під дією електричного поля. Типові провідники – метали.

Якщо відсутнє зовнішнє поле в будь-якому елементі об’єму провідника від’ємний вільний заряд компенсується позитивним зарядом іонної гратки. Якщо провідник, внесли в електричне поле, в ньому відбувається перерозподіл вільних зарядів, внаслідок чого на поверхні провідника виникають нескомпенсовані додатні та від’ємні заряди (мал. 1). Цей процес називають електростатичною індукцією, а заряди , які з’явилися на поверхні провідника – індукційними зарядами.

Повне електростатичне поле всередині провідника дорівнює нулю, а потенціали у всіх точках однакові і рівні потенціалу на поверхні провідника.

Робота та потенціал в електриці

1°. Робота в електричному полі

Мал. 1 Робота електричних сил при малому переміщенні
Δl заряду q.

При переміщенні пробного заряду q в електричному полі електричні сили виконують роботу. Ця робота при малому переміщенні Δl дорівнює (мал. 1): 

ΔA = F∙Δl∙cosα = qEΔlcosα = qE_lΔl.

Електричне поле володіє важливою властивістю:

Робота сил електростатичного поля при переміщенні заряду з одної точки поля в іншу не залежить від форми траєкторії, а визначається лише положенням початкової і кінцевої точок і величиною заряду.

Подібну властивість має гравітаційне поле, і це зрозуміло, оскільки гравітаційні та кулонівські сили описуються  подібними співвідношеннями.

Наслідком незалежності роботи від форми траєкторії є наступне твердження:

Робота сил електростатичного поля при переміщенні заряда по будь-якій замкненій траєкторії дорівнює нулю.

Силові поля, які мають таку властивість, називають потенціальними або консервативними.

ДКР №13/2

Домашня Контрольна Робота №13/2

на понеділок 23.05.2016 р.

 

Завдання здати до першого уроку на окремих скріплених листочках!

 

 

6.1.16; 6.1.21; 6.2.1в); 6.2.3; 6.2.4; 6.2.5; 

6.2.9; 6.2.10; 6.3.1; 6.3.3; 6.3.4; 6.3.5.

 

Бажаю успіху!

Теорема Гауса

Розрахунок електричних полів за допомогою теореми Гауса

Експериментально встановлені закон Кулона і принцип суперпозиції принципово дозволяють вичерпно описати електростатичне поле заданої системи зарядів в вакуумі. Однак, властивості електростатичного поля можна виразити в іншій, більш загальній формі, без допомоги уявлення про кулонівське поле точкового заряду.

Мал. 1 До визначення елементарного потоку ΔΦ

Введемо нову фізичну величину, яка характеризує електричне поле – потік Φ вектора напруженості  електричного поля. Нехай в просторі, де існує електричне поле, розташована деяка достатньо мала площадка ΔS. Добуток модуля вектора Е на площу ΔS і на косинус кута α між вектором Е та нормаллю n до площадки називають елементарним потоком вектора напруженості через площадку ΔS (мал.1): 

ΔΦ = EΔS cos α = E_nΔS

де E_n – модуль нормальної складової поля Е.

Мал. 2 Обчислення потоку Ф через довільну поверхню

ДКР №12/2

Домашня Контрольна Робота №12/2

на 18.05.2016 р.

 

Завдання здати до першого уроку на окремих скріплених листочках!

 

 

6.1.1; 6.1.2; 6.1.3; 6.1.4; 6.1.5; 6.1.6; 

6.1.7; 6.1.8; 6.1.9; 6.1.10; 6.1.12; 6.1.15.

 

Бажаю успіху!

Електричне поле

Електричне поле та його характеристики

Прояв електричного поля

   Електричні заряди не діють безпосередньо один на одний. Кожне заряджене тіло створює в навколишньому просторі електричне поле. Це поле зумовлює силову дію на інші заряджені тіла. 

Головна властивість електричного поля – дія на електричні заряди з деякою силою. Отже, взаємодія заряджених тіл здійснюється завдяки електричному полю, яке оточує заряджені тіла.

Електричне поле, яке оточує заряджене тіло, можна досліджувати за допомогою так званого пробного заряду – невеликого по величині точкового заряду, який не вносить помітного перерозподілу досліджуваних електричних полів.

Для кількісного визначення електричного поля вводять силову характеристику електричного поля - напруженість електричного поля.

Напруженістю електричного поля називають фізичну величину, яка дорівнює відношенню сили, з якою поле діє на позитивний пробний заряд, поміщений в дану точку простору, до величини цього заряду:

E = F/q

Закон Кулона

Електричний заряд. Закон Кулона

повторюємо вивчене

1° Електричний заряд

Електричний заряд – це фізична величина, яка характеризує властивості частинок або тіл вступати в електромагнітні силові взаємодії.

Фундаментальні властивості зарядів частинок:

1.  В природі існує два види електричних зарядів: додатні (позитивні) та від’ємні (негативні).

2. Заряди можуть передаватись (наприклад, під час контакту) від одного тіла до іншого. На відміну від маси електричний заряд не є невід’ємною характеристикою тіла. Одне і те ж тіло в різних умовах може мати різний електричний заряд.

3. Однойменні заряди відштовхуються, а різнойменні – притягуються. В цьому також проявляється принципова відмінність електромагнітних сил від гравітаційних. Гравітаційні сили завжди є силами притягання.

4. Одним з фундаментальних законів природи є експериментально встановлений закон збереження електричного заряду:

в ізольованій системі алгебраїчна сума зарядів всіх тіл залишається сталою:

   q₁+q₂+q₃+ … = const

ДКР №11/2

Домашня Контрольна Робота №11/2

на 11.05.2016 р.

 

Завдання здати до першого уроку на окремих скріплених листочках!

 

3.6.1; 3.6.2; 3.6.3; 3.6.6; 3.6.7; 4.5.17; 

4.5.18; 4.5.19; 4.5.20; 4.5.21; 4.5.24; 4.5.25.

 

Бажаю успіху!

Зі святом Великодня

Щиро вітаю друзів та читачів "ДОБРОЇ ФІЗИКИ" зі світлим святом ВЕЛИКОДНЯ.

Нехай Божа милість та ласка зійдуть на Вас.

Зичу всім весняного настрою, міцного здоров’я, незмінного успіху та здійснення усіх задумів.

Lehrer