Практическое занятие№6

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,…, q_n,) 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 (W_p) 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 (W_p) 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