Потенциал электрического поля

Предмет: физика

Класс: 10 Урок: 59 Дата:

Тема урока: Потенциал электрического поля. Принцип суперпозиции.

Цели урока:

Образовательная: дать понятие потенциала электрического поля.

Воспитательная: воспитание трудолюбия, инициативности и настойчивости в преодолении трудностей.

Развивающая: развивать умения выделять главное; развивать умение систематизировать материал; развивать познавательный интерес к предмету, используя разнообразные формы работы;

Методы обучения: -словесный;

-наглядный;

-практический.

Тип урока: объяснение нового материала.

Оборудование: интерактивная доска, плакат, учебник, дополнительный материал, презентация.

Ход урока

І. Организационный момент:

а) работа с журналом;

б) постановка цели урока.

ІІ. Проверка домашнего задания:

Фронтальный опрос:

1. Почему движение заряда в однородном электростатическом поле аналогично движению тела в гравитационном поле?

2. Почему электростатическое поле потенциально?

3. Чему равна потенциальная энергия двух зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга?

IІI. Изучение нового материала

Потенциал электростатического поля. Поле консервативной силы может быть описано не только векторной функцией, но эквивалентное описание этого поля можно получить, определив в каждой его точке подходящую скалярную величину. Для электростатического поля такой величиной является потенциал электростатического поля, определяемый как отношение потенциальной энергии пробного заряда q к величине этого заряда,  = W_п / q, откуда следует, что потенциал численно равен потенциальной энергии, которой обладает в данной точке поля единичный положительный заряд. В международной системе единиц, единицей потенциала служит [В] вольт.

1 В - это разность потенциалов двух точек электрического поля, при переходе между которыми заряда в 1 Кл поле совершает работу 1 Дж.

Потенциал - величина скалярная. Если в некоторой точке пространства двумя зарядами одновременно созданы электрические поля с потенциалом е₁ и е₂, то потенциал результирующего электрического поля равен алгебраической сумме потенциалов е₁ и е₂: е = е₁ + е₂

Потенциал поля точечного заряда Q в однородной изотропной среде с диэлектрической проницаемостью ε:

.

Принцип суперпозиции. Потенциал есть скалярная функция, для неё справедлив принцип суперпозиции. Так для потенциала поля системы точечных зарядов Q_1, Q₂, Q_n имеем

,

где r_i - расстояние от точки поля, обладающей потенциалом , до заряда Q_i. Если заряд произвольным образом распределен в пространстве, то

,

где r - расстояние от элементарного объема dx, dy, dz до точки (x, y, z), где определяется потенциал; V - объем пространства, в котором распределен заряд.

Рисунок 1 - перемещение заряда в электрическом поле

IV. Закрепление изученного

1. Что называется потенциалом электрического поля?

2. Какая формула выражает смысл этого понятия?

3. Что называют разностью потенциалов между двумя точками поля?

4. Какая формула выражает смысл этого понятия?

5. В каких единицах измеряют потенциал и разность потенциалов?

6. По какой формуле находится потенциал электростатического поля точечного заряда?

7. Какие поля называют эквипотенциальным?

8. Какая формула выражает связь напряженности и разности потенциалов в произвольном электрическом поле? В однородном?

V. Решение задач

1. Поле образованно точечным зарядом q = 1,2 · 10^-7 Кл. Какую работу совершает поле переносе одноименного заряда 1,5 · 10^-10 Кл из точки В, удаленной от заряда q на расстояние 0,5 м, в точку А, удаленную от q на расстояние 2 м? Среда - воздух.

Дано:

Найти: А - ?

Решение:

Сделайте чертеж

Работа поля при переносе заряда q₁ по любому пути из точки В в точку А определяется по формуле:

Диэлектрическая проницаемость воздуха е - 1, поэтому потенциалы точки А и В:

Тогда работа поля:

Вычислим значение работы:

(Ответ: А ≈ 2,43 · 10^-7 Дж = 0,243 мнДж.)

2. Пылинка массой 10^-8 висит между пластинками плоского воздушного конденсатора, к которому приложено напряжение 5 кВ. Расстояние между пластинками 5 см. Каков заряд пластины? (Ответ: q = 9,8 · 10^-16 Кл.)

3. Два заряда по 6 нКл находятся на расстоянии 100 см друг от друга. Какую работу надо совершить, чтобы сблизить их до расстояния 50 см? (Ответ: А_н = 3,24 · 10^-7 Дж.)

4. Какую скорость приобретает электрон, пролетевший ускоряющую разность потенциалов 10⁴ В? (Ответ: х ≈ 6 · 10⁷ м/с.)

VІ. Подведение итогов.

V. Выставление оценок.

VІІ. Домашнее задание: п , задачи №3-6