Вывод: У силы есть ее материальный переносчик, способный существовать и в отрыве от реального источника силы

Очевидно, что вокруг каждого электрически заряженного тела существует радиально расходящийся поток частиц или волн, которые пере­носят энергию и импульс, а, следовательно, материальны. Если изменить положение одного из шариков, то другой "почувствует" это через неко­торое время, поскольку скорость любых материальных объектов конечна. Демонстрация передачи действия на модели (обод с резинками).

Скорость распространения электромагнитных взаимодействий с = 3∙10⁸ м/с.

Примеры: Время распространения до Москвы 1/100 с, до Луны - 1,3 с, до Солнца - 8 мин, до ближайшей звезды - 4 года.

Не вдаваясь сейчас в структуру электрического поля, его можно определить как физический объект, посредством которого осуществляется взаимодействие между электрически заряженными телами.

Идеи Фарадея: Каждый заряд создает вокруг себя электрическое поле, которое действует на другие заряды, помещенные в него, с некоторой силой и таким образом осуществляется взаимодействие.

"Фарадей был глубоко убежден в аксиоме или, если хотите,

в догме, что материя не может действовать там, где ее нет".

Дж. Дж. Томсон

Основные свойства электрического поля:

· Создается электрическими зарядами.

· Действует на электрические заряды, помещенные в него, с некоторой силой (демонстрация). Электрическая сила ( ) – сила, с которой электрическое поле действует на помещенный в это поле заряд.

· Поле неограниченно в пространстве, но убывает с расстоянием.

· Поле взаимопроникаемо (в одной и той же области пространства может находиться несколько полей).

· Электрическое поле материально.

Характеристики поля - напряженность и потенциал (как у ученика - масса и рост). Напряженность электрического поля ввести после проблемного эксперимента с точечными индикаторами электростатического поля (демонстрация). Почему электростатические маятники отклоняются на разные углы? Измерение напряженности электрического поля: . [E] = Заряд q, которым "пробуют" поле (пробный) должен быть малым, чтобы не вызвать изменения поля. Напряженность поля от величины пробного заряда не зависит, как не зависит температура воды в озере от вида термометра, которым ее измеряют.

Напряженность электрического поля ( ) – свойство поля в данной точке действовать на электрический заряд с некоторой силой, измеряемое отношением этой силы к величине заряда.

Поле задано, если известна напряженность в каждой его точке. Зная напряженность поля, можно измерить силу:

 

Направление вектора напряженности электрического поля совпадает с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.

Формула напряженности поля точечного заряда:

 

 

Модель поля точечного заряда (Максвелл): Вода вытекает из отверстия в плоской горизонтальной поверхности равномерно и растекается по ней. Если внести в струю " положительный пробный заряд" - шарик на ниточке, то на него будет действовать сила.

Определение напряженности поля, создаваемого в данной точке двумя точечными зарядами (примеры на рисунках). Принцип суперпозиции:

Здесь есть определенное преимущество. Если есть много зарядов, то можно начать с вычисления результирующей напряженности (складывая векторы) и рассчитать новое поле.

IV. Задачи:

1. Поле образовано точечным электрическим зарядом 16 нКл. Определить напряженность в точке, удаленной от заряда на 6 см. С какой силой будет действовать в этой точке поле на пробный заряд 1,8 нКл?

2. Результирующая напряженность поля двух точечных зарядов 6,25∙10^–8 и –10^–8 Кл в точке, находящейся на продолжении прямой, соединяющей заряды, на расстоянии 2 см за вторым из них, равна нулю. Найти расстояние между зарядами. Есть ли еще точка, в которой ?

V. § 37-39.

1. Как зависит напряженность гравитационного поля Земли от расстояния до ее центра?

 

 

"Этими новыми понятиями были те силовые линии, расходящиеся во все стороны от наэлектризованных тел и намагниченных тел, которые Фарадей видел своим умственным оком так же ясно, как и те материаль­ные тела, из которых они исходят".

Максвелл

Урок 5. СИЛОВЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

 

Цель урока: Познакомить учащихся с наглядным методом изображения электрических полей. Сформулировать качественно первый закон электродинамики.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: Электрометр и принадлежности к нему, высоковольтный выпрямитель, проекционный аппарат ФОС-67, прибор для наблюдения спектров электрических полей, диафильм "Статическое электричество".

План урока:

1. Вступительная часть 1-2 мин

2. Опрос 10 мин

3. Объяснение 25 мин

4. Закрепление 5 мин

5. Задание на дом 2-3 мин

II. Опрос фундаментальный:

1. Электрическое поле.

2. Напряженность электрического поля.

Задачи:

1. Два точечных заряда 1 мкКл и –1 мкКл находятся на расстоянии 0,2 м друг от друга. Найти модуль и направление напряженности поля в точке, находящейся на середине прямой, соединяющей заряды.

2. Заряды по 0,1 мкКл расположены на расстоянии 6 см друг от друга. Найти напряженность электростатического поля в точке, удаленной на 5 см от каждого из зарядов. Решить задачу для случаев:

а) оба заряда положительные;

б) один заряд положительный, а другой отрицательный (напряженность поля диполя).

3. Два заряда, один из которых по модулю в 4 раза больше другого, расположены на расстоянии а друг от друга. В какой точке поля напряженность равна нулю, если заряды одноименные; разноименные?

Вопросы:

1. Два одинаковых по величине точечных заряда находятся на некотором расстоянии друг от друга. В каком случае напряженность электрического поля в точке, лежащей посредине между ними, больше: если эти заряды разноименные или одноименные?

2. Что первично: электрическое поле или напряженность электрического поля?

3. Что общего и в чем различие между гравитационным взаимодействием и электростатическим?

4. Действует ли электрический заряд на электрическое поле?

5. Объясните, почему диполь втягивается в область, где напряженность электрического поля больше.

III. Поле точечного заряда:

Силовая линия – наглядный способ изображения электрических полей.

Силовой линией (линией напряженности) электрического поля называется непрерывная линия, касательная, в каждой точке которой совпадает с направлением вектора напряженности в этой точке.

Линии напряженности вокруг точечных зарядов, вокруг двух разноименных зарядов. Последняя конфигурация называется диполем. Если величину каждого точечного заряда увеличить вдвое, то линии нужно проводить в два раза гуще.

Демонстрация спектров электрических полей: поле точечного заряда, поле двух точечных разноименных зарядов (поле диполя), поле плоскости, поле точечного заряда и плоскости, поле двух разноименно заряженных плоскостей (конденсатор). Однородным называют такое электрическое поле, в каждой точке которого вектор напряженности одинаков по величине и направлению. Конденсатор предназначен для получения однородного электрического поля.

Выводы:

· Источниками линий напряженности электрического поля являются электрические заряды.

· Линии напряженности указывают направление силы, действующей на положительный пробный заряд в данной точке.

· Густота линий вблизи некоторой точки позволяет судить о модуле напряженности электрического поля вблизи данной точки (густота = Ν/Ѕ).

· Линии электростатического поля могут начинаться только на положи­тельных зарядах и оканчиваться только на отрицательных или уходить на бесконечность.

· Линии напряженности нигде не пересекаются, в противном случае напряженность поля в данной точке была бы бесконечно большой.

Поэтому, если внутри некоторого объема нет электрических зарядов, то полное число линий поля выходящих из объема, должно быть равно полному числу линий входящих в объем. Как заряжены тела на рисунке?

Вывод: