Решение задач по теме 3.1«Электростатика».
Цель: систематизировать знания по разделу «Электростатика», научиться применять систему знаний на расчет величин, описывающих электростатическое поле; приобрести опыт решения задач по данной теме.
Место проведения: учебная аудитория.
Средства обучения:
методические рекомендации к практическим работам;
линейка и карандаш;
калькулятор.
Виды самостоятельной работы:
Решение тренировочных заданий, работа с дополнительной литературой, с интернет-источниками, создание презентации, написание сообщения.
Краткая теория
Закон сохранения заряда:
В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов (q1, q2,…, qn,) всех частиц остается неизменной.
Закон Кулона
Сила взаимодействия (F) двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей заряда (q1 и q2) и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
,
где k=9×109 (Н×м2)/Кл2 — коэффициент пропорциональности.
Заряд электрона
e=1,6×10-19Кл
|
|
Напряженность электрического поля
Напряженность электрическою поля () равна отношению силы (), с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду (q).
Напряженность поля точечного заряда (в вакууме)
Принцип суперпозиции полей
Диэлектрическая проницаемость
Работа при перемещении заряда в однородном электростатическом поле
Работа (А) при перемещении заряда (q) в однородном электростатическом поле напряженностью (Е) не зависит от формы траектории движения заряда, а определяется величиной перемещения (Δd=d2-d1) заряда вдоль силовых линий поля.
Потенциальная энергия заряда
Потенциальная энергия (Wp) заряда в однородном электростатическом поле равна произведению величины заряда (q) на напряженность (Е) поля и расстояние (d) от заряда до источника поля.
Потенциал электростатического поля
Потенциал (φ) данной точки электростатического поля численно равен:
1) потенциальной энергии (Wp) единичного заряда (q) в данной точке: ;
2) произведению напряженности (Е) поля на расстояние (d) от заряда до источника поля: (В)
Напряжение (разность потенциалов)
Напряжение (U) или разность потенциалов (φ1-φ2) между двумя точками равна отношению работы поля (А) при перемещении заряда из начальной точки в конечную к этому заряду (q).
Связь между напряженностью и напряжением
Электроёмкость
Электроёмкость двух проводников — это отношение заряда (q) одного из проводников к разности потенциалов (U) между этим проводников и соседним.
Электроёмкость конденсатора
Электроёмкость плоского конденсатора © прямо пропорциональна площади пластин (S), диэлектрической проницаемости (ε) размещенного между ними диэлектрика, и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами (d).
,
ε0=8,85×10-12 Кл2/(Н×м2) – электрическая постоянная
|
|
Энергия заряженного конденсатора
Энергия (W) заряженного конденсатора равна:
Параллельное соединение конденсаторов
Cобщ=C1+C2+C3+…+ Cn
Последовательное соединение конденсаторов
1/Cобщ= 1/C1+1/C2+1/C3+…+ 1/Cn