Занятие № 3

Электростатика

§ 31-51 учебника «Физика» для 10 класса.

 Что нужно знать по данной теме:

• электрического заряда,
• электрического поля,
• напряженности,
• потенциала и разности потенциалов,
• напряжения,
• электроемкости,
• диэлектрической проницаемости.

 Законы и формулы:

• закон Кулона,

•  закон сохранения электрического заряда,

• расчет напряженности, напряжения, электроемкости плоского конденсатора,

• принцип суперпозиции электрических полей.

 Что нужно уметь по данной теме:

• решать задачи на закон сохранения электрического заряда и закон Кулона,
•  решать задачи на движение и равновесие заряженных частиц в электрическом поле,
• решать задачи на расчет напряженности, напряжения, работы электрического поля, электроемкости.

Вопросы для самоконтроля.

I уровень.

1. Когда мы можем сказать, что тело обладает электрическим зарядом?
2. Какое строение имеет атом?
3. Что такое элементарный заряд?
4. Какие вы знаете частицы, обладающие элементарным зарядом?
5. Что такое электризация? Примеры электризации (объяснение электризации с точки зрения строения атома) в повседневной жизни.
6. Закон сохранения электрического заряда (формулировка, формула).
7. Закон Кулона (формулировка, формула).
8. Понятие точечного электрического заряда.
9. Единица измерения электрического заряда.
10. Физический смысл коэффициента k в законе Кулона.
11. Понятие об электрическом поле.
12. Основные свойства электрического поля.
13. Что называется напряженностью электрического поля?
14. Формула для расчета напряженности поля точечного заряда.
15. Что такое силовые линии точечного заряда?
16. Чем отличаются диэлектрики от проводников?
17. Электрическое поле внутри диэлектриков и проводников, в чем отличие?
18. Что называется диэлектрической проницаемостью диэлектрика?
19. Работа электрического поля по перемещению заряженной частицы.
20. Потенциальная энергия заряженной частицы в однородном электрическом поле, её связь с работой по перемещению заряженной частицы.
21. Понятие о потенциале.
22. Понятие о разности потенциалов и напряжении.
23. Связь между напряженностью электрического поля и напряжением.
24. Понятие об электроемкости.
25. Конденсатор – что это? Электроемкость плоского конденсатора.
26. Энергия электрического поля.

II уровень.

1. Почему при перевозке бензина к цистерне прикрепляют цепь, касающуюся земли?
2. Известно, что стеклянная палочка, потертая о шелк, заряжается положительно. Как экспериментально  определить знак заряда  пластмассовой ручки, потертой о шерсть?
3. На шелковой нити висит гильза из металлической фольги, необходимо определить заряжена она или нет, и каков знак заряда. Предложите несколько способов.
4. Во сколько раз надо изменить расстояние между зарядами при увеличении одного из них  в 4 раза, чтобы сила взаимодействия осталась прежней?
5. Сравнить силу взаимодействия двух одинаковых шаров в случае одноименных и разноименных  одинаковых по модулю зарядов. Расстояние между шарами  сравнимо с их радиусом.
6. Диэлектрическая проницаемость среды равна 7. Что это значит? Как узнать, какая это среда?

III уровень.

1. Почему заряженная расческа  притягивает электрически нейтральные полоски бумаги?

2. 
   
   Электрический заряд q₁ > О переместили по замкнутому контуру ABCD в поле точечного заряда q₂. На каких участках работа поля по перемещению заряда была положительной, отрицательной, равной нулю, почему? Как в этих случаях изменялась потенциальная энергия системы, почему? Чему равна полная работа по перемещению заряда.

3. Потенциал электростатистического поля возрастает в направлении снизу вверх. Куда направлен вектор напряженности электрического поля?

4. Почему понятие электроемкости не применимо к диэлектрикам?

5. Можно ли применять понятие электроемкости к одному проводнику?
6. Как с помощью конденсатора можно измерить диэлектрическую проницаемость   вещества?

Образцы решения типовых задач.  

1. С какой силой взаимодействуют два заряда по 10 мКл, находящиеся на расстоянии 3 см друг от друга?

   q1 = q2 = 10-8 Кл L = 3 102 m	Ответ: F= 10-3 Н
   F - ?

    

2. С каким ускорением движется электрон в поле с напряженностью 10 кВ/м?

   e = 1.6 10-19 Кл E = 104 B/м m = 3 10-32 кг	F = E e Ответ: a= 1,7·1015 м/с².
   a - ?

    

3. Двигаясь в электрическом поле электрон перешел из одной точки поля в другую потенциал которой выше на 1 В. Насколько изменилась кинетическая энергия электрона, потенциальная?

   e = 1.6 10-19 Кл q2 - q1 = 1 B

Задачи для самоконтроля.

I уровень.

1. На каком расстоянии заряды 1 мкКл и 10 нКл взаимодействуют с силой 9 мН.?
2. Какая сила действует на заряд 12 нКл, помещенный в точку, в которой напряженность электрического поля равна 2 кВ/м?
3. Во сколько раз надо изменить значение каждого из двух одинаковых зарядов, чтобы при погружении их в воду сила взаимодействия при том же расстоянии между ними была такая же, как в воздухе?
4. Какую работу совершает поле при перемещении заряда 20 мКл из точки с потенциалом 700 В в точку с потенциалом 200 В? из точки с потенциалом 100 В в точку с потенциалом 400 В?
5. Какова емкость конденсатора, если при зарядке до напряжения 1,4 кВ он получает заряд 28 нКл?
6. На конденсаторе написано 100 ПФ, 300 В. Можно ли использовать этот конденсатор для накопления заряда 50 нКл?

II уровень.

1. Однородное электрическое поле действует на заряд q = 5 мКл с силой 500 Н.
   
   Найти:
   а) Напряженность этого поля?
   б) С какой силой действовало это же поле на заряд q₂ = 2 мКл?
   с) Найти разность потенциалов между точками 1 и 2 , если расстояние между ними 20 см. Что означает данное число?
   д) Какую работу совершит поле над зарядом 4 мКл при перемещении его из точки 1 в точку 2?
   е) На сколько изменится потенциальная энергия заряда при перемещении его из точки 1 в 2, заряд равен 4 мКл?

2. Два заряда q₁ = 4 мКл и q₂ = 6 мКл расположены друг от друга на расстоянии 10 см. В какой точке напряженность поля этих зарядов равна 0?

3. Электрон, имеющий скорость 20 мм/с влетает в электрическое поле. Какую разность потенциалов он должен пролететь до полной остановки?

4. Во сколько раз изменится емкость конденсатора при уменьшении рабочей площади пластин в 2 раза, и уменьшении расстояния между ними в 3 раза?

5. Напряжение между двумя точками, лежащими на одной линии однородного электрического поля 2 кВ. Расстояние между этими точками 10 см. Какова напряженность поля?

6. На сколько изменится взаимодействие зарядов 25 мКл и 4 мКл, при изменении  расстояния между ними на 10 см.

III уровень.

1. Заряды 10 нКл и 16 нКл расположены на расстоянии 7 мм друг от друга. Какая сила будет действовать на заряд 2 нКл, помещенный посередине между ними?
2. Заряды по 0,1 мкКл расположены на расстоянии 6 см друг от друга. Найти напряженность поля в точке, удаленной на 5 см от первого заряда.
3. Электрон двигаясь под действием электрического поля увеличил свою скорость от 10 мм/с до 30 мм/с . Найти разность потенциалов между начальной и конечной точками перемещения.
4. Между двумя пластинами расположенными горизонтально в вакууме на расстоянии 4,8 мм друг от друга находится в равновесии отрицательно заряженная капелька масла массой 10 Нг. Сколько избыточных электронов имеет капелька, если напряжение между пластинами 1 кВ?
5. Очень маленький заряженный шарик погрузили в керосин. На каком расстоянии от шарика напряженность поля будет такая же, как до погружения на расстоянии 29 см?

Home    Содержание