Лінійна густина заряду Поверхнева густина заряду Об’ємна густина заряду

Приклади напруженості електричного поля

 

5. Якщо в деякій точці простору одночасно присутні декілька електричних полів з напруженостями Е₁, Е_{2 ………} Е_N, то результуючу напруженість у цій точці знаходять за принципом суперпозиції тобто як векторну суму

6. Провідники в електричному полі а. Електростатична індукція — перерозподіл зарядів у провіднику під дією зовнішнього електричного поля. Заряди називаються наведеними або індукованими. б. Напруженість електричного поля всередині провідника дорівнює нулю, бо заряди у провіднику перерозподіляються доти, поки на­пруженість зовнішнього поля Е_о не дорівнюватиме протилежно напрямленій напруженості Е' поля індукованих зарядів. в. Електростатичний захист. Зовнішнє поле не проникає всередину провідника внаслідок екрануючої дії наведених зовнішнім полем зарядів на поверхні. Для захисту від зовнішніх електричних полів чутливі електровимірювальні прилади оточують густою металевою сіткою, центральний дріт кабеля телеантени — плетеним дротяним екраном. г. Поверхнева густина заряду у провід­ників залежить від форми поверхні. Найменшу густину має на внутрішній поверхні, найбільшу — на виступаючих вістрях.

7. Діелектрики в електричному полі 1. Види діелектриків. а ) полярні (створюють власне електростатичне поле);

б) неполярні (не створюють власного електростатичного поля).

2. Поляризація діелектрика — реагування на зовнішнє електричне поле. а) молекули полярного діелектрика орієнту­ються вздовж вектора напруженості Е_о зовнішнього поля (орієнтаційна поляризація); 2) молекули неполярного діелектрика деформу­ються, в результаті чого виникають диполі, які орієнтуються вздовж вектора Е_о зовніш­нього поля (деформаційна поляризація).

Домашнє завдання. 1.Опрацювати по підручнику «Фізика» тему: Електричне поле. Напруженість. 2.Вивчити основні означення даної теми.

Заняття № 56 ____________2016р Тема: Принцип суперпозиції електричних полів.

Тема: Потенціальна енергія взаємодії електричних зарядів.

Потенціал. Напруга. Робота електричного поля по переміщенню заряду. Зв'язок між напруженістю та напругою.

Розв’язування задач.

Модель № 1.А (конденсатор. параметри конденсатора () змінюються) Початкові умови Кінцеві умови 1) 2)

58.1. Конденсатор, діелектриком якого є пропарафінений папір, має ємність 500 пФ. Яка ємність цього конденсатора,коли в ньому замінити паперовий діелектрик слюдяним такої самої товщини? Діелектрична проникність парафіну - 2,1, а слюди - 6. а) 1425 пФ; 6)1950 пФ; в) 175 пФ; г) ємність не змі­ниться;

58.2.У скільки разів зміниться ємність конденсатора, як­що робочу площу його пластин зменшити в 2 рази, а відстань між ними - у 3 рази ? а) збільшиться 1,5 рази; б) зменшиться в 1,5 рази; в) збільшиться в 6 разів; г) зменшиться в 6разів;

Б. (конденсатор. параметри конденсатора () змінюються, заряд сталий) Початкові умови Кінцеві умови 1) 2) 58.3. При введенні у простір між пластинами повітряного конденсатора, відокремленого від джерела постійної напруги, твердого діелектрика, напруга на конденсаторі зменшилася з 400 В до 50 В. Яку діелектричну проникність має діелектрик? а) 6; б) 8; в) 2,1; г) 10; 58.4. Між паралельними плоскими металевими пластина­ ми відстань 2 см і різниця потенціалів 300 В. На скільки змі­ниться різниця потенціалів, коли, не змінюючи заряду, плас­тини розсунути до 6 см? а) 1200 В; б) не зміниться; в) 300 В; г) 600 В;

Модель № 2. (конденсатор. параметри конденсатора () не змінюються, пов’язують напруженість, напругу і силу) ; 58.5.Дві паралельні металеві пластини, розташовані на відстані 10 см одна від одної, зарядили до різниці потенціалів 1,0 кВ. Яка сила діятиме на заряд 1.0∙10^-4 Кл, що знаходиться між пластинами?

58.6.Плоский конденсатор являє собою дві паралельні пластини площею 0,5 м кожна, розташованих на відстані 1 мм і між пластинами знаходиться пропарафінений папір, діелект­рична проникність якого дорівнює 2. Пластинам конденсатора надали заряд 17,7·10 ^-6Кл. Яка різниця потенціалів між пласти­
нами конденсатора? Електрична стала дорівнює 8,85·10 ^-12Ф/м. а) 10 кВ; б) 8 кВ; в) 1 кВ; г) 2 кВ; д) вірної відповіді тут немає.

Модель № 3. (робота проти сил електричного поля)

 

58.7. Між обкладками плоского конденсатора знаходить­ся парафінова пластинка, що повністю заповнює простір між обкладками конденсатора. Ємність конденсатора 4 мкФ, заряд 0,2 мкКл. Яку роботу треба виконати, щоб витягнути парафі­нову пластинку з конденсатора? Силами тертя нехтувати. Діе­лектрична проникність парафіну дорівнює 2. а) 2,5 нДж; б) 5 нДж; в) 10 нДж; г) 15 нДж; д) вірної відповіді тут немає. 58.8.До джерела постійної напруги 1000 В приєднали плоский конденсатор ємністю 10 мкФ. Яку роботу треба вико­нати, щоб відстань між пластинами конденсатора збільшити в4 рази? а)3,25Дж; б) 3,5Дж; в) 3,75Дж; г)4Дж; д) вірної відповіді тут немає. 58.9.Плоский конденсатор ємністю 20 мкФ зарядили до напруги 500 В і від'єднали від джерела постійної напруги. Яку роботу треба виконати, щоб відстань між пластинами збільши­ти в 2 рази? а) 1 Дж; б) 1,5 Дж; в) 2 Дж; г) 2,5 Док; д) вірної відпо­віді тут немає. 58.10.Напруженість електричного поля конденсатора єм­ністю 0,8 мкФ дорівнює 1 кВ/м. Яка енергія електричного поля конденсатора, якщо віддаль між його обкладинками дорівнює 1 м? а) 0,2 мкДж; б) 0,3 мкДж; в) 0,43 мкДж; г) 0,35 мкДж; д) вірної відповіді тут немає. 58.11.Між пластинами плоского конденсатора ємністю 100 Ф і зарядженого до різниці потенціалів 1000 В знаходиться слюдяна пластинка, яка повністю заповнює простір між обкла­динкам конденсатора. Яку роботу треба виконати, щоб вий­няти цю пластинку з конденсатора? Діелектрична проникність слюди дорівнює 6. а)0,25мДж; б)0,2мДж; в)0,15мДж; г)0,1мДж; д) вірної відповіді тут немає. 58.12.В імпульсному фотоспалаху лампа живиться від конденсатора ємністю 800 мкФ, зарядженого до напруги 300 В. Яка середня потужність лампи, якщо тривалість розря­джання становить 2,4 мс? а) 86,4 Вт; б) 15 кВт; в) 8,64 кВт; г) 15 Вт; д) вірної відповіді тут немає. 58.13.Площа кожної з пластин плоского конденсатора становить 200 см², а відстань між ними дорівнює 1 см. Яка енергія електричного поля конденсатора, якщо напруженість поля 500 кВ/м? Електрична стала дорівнює 8,85·10^-12 Ф/м. а)113мкДж; б) 885 мкДж; в)221мкДж; г) 885 мДж; д) вірної відповіді тут немає.

Домашнє завдання. 1.Опрацювати по підручнику «Фізика» тему: Електроємність провідника. Конденсатори. 2.Вивчити основні означення даної теми3.Розв’язати максимально можливу кількість задач, які винесені на самостійну роботу.

Заняття № 59 ____________2016р. Тема: З'єднання конденсаторів.

Модель № 1 (еквівалентна ємність)

59.1.Яка загальна ємність вказаних на рисунку з'єднань конденсаторів? Всі конденсато­ри мають однакову ємність по 4 мкФ.

а)6мкФ;б)4мкФ; в) 2,5 мкФ; г) 5 мкФ; д) вірної відповіді тут немає.

 

59.2.Яка ємність батареї конденсаторів, схема з'єднання яких приведена на рисунку, якщо ємність конденсаторів 1;2 по 7 мкФ, конденсатора 3 становить 5 мкФ, а 4 дорівнює 1,5 мкФ?

а) 2 мкФ; б) 2,5 мкФ; в) 5 мкФ; г) бмкФ; д) вірної відпо­віді тут немає.

59.3.Яка ємність бата­реї конденсаторів, схема з'єднання яких вказана на ри­сунку, якщо ємності конден­саторів 1;2;3 становлять по 3 мкФ, а конденсатора 4 рів­на 1 мкФ?

а)0,5мкФ; б) 1 мкФ; в)2мкФ; г)4мкФ; д) вірної від­повіді тут немає.

59.4.На рисунку приведена схема з'єднання конденсаторів. Яка ємність такого з'єднання, якщо ємність кожного з кон­денсаторів 1;2;3 дорівнює 12 мкФ, а конденсаторів 4 і 5 по 8 мкФ?

а) 1 мкФ; б)2мкФ; в) 4 мкФ; г) 8 мкФ; д) вірної відповіді тут немає.

Модель № 2. (розрахунок параметрів)

Приклад № 1.

С₁ q₁ C₂ q₂

U₁ U₂

І. Два конденсатори ємностями С₁=2мкФ, С₂= 4мкФ з’єднані послідовно та під’єнані до джерела з напругою 12В. Визначити заряди та напруги на кожному із конденсаторів.

1. Визначаємо еквівалентну ємність 2.Вираховуэмо загальний заряд 3. За законом послідовного з’єднання

4. Вираховуємо напруги ;

Приклад № 2 + - + -

Дано: С₁ = 4мкФ; С₂ =6 мкФ C₁ q₁ C₂ q₂ q=q₁ =q₂

U=24 B U₁ U₂ U=U₁+U₂

Знайти: U_1, U₂, q₁, q_2. U

Приклад № 3 + - + - + -

Дано: С₁ =6 мкФ C₁ q₁ C₁ q₂ C₁ q₃ q=q₁ =q₂=q₃

U=12 B U₁ U₂ U₃ U=U₁+U₂+U₃

Знайти: U_1, U₂, U_3, q₁, q₂q_3. U

Приклад № 4 C₁ q₁

q= q₁+q₂

q q

C_1,2 =C₁ +C₂

C₂ q₂ U=U₁ =U₂

U

Дано: С₁ = 4мкФ; С₂ =2 мкФ; U=12B Знайти: q₁, q₂

C₂

Приклад № 5. C₁

C₃

U

Дано: С₁ = 4мкФ; С₂ =2 мкФ; С₃ =2 мкФ U=12B Знайти: q₁, q_2, q₃, U₁,U₂,U₃

Приклад № 6

C₁ C₃

C₂ C₄

U

Дано: С₁ = 4мкФ;С₂ =6 мкФ;С₃ =2 мкФ;С₄ =8 мкФ; U=36B Знайти: q₁,q_2, q₃,q₄;U₁,U₂,U₃;U₄

Модель № 3. (до зарядженого конденсатора під’єднують незаряджений конденсатор)

Початкові умови Кінцеві умови

С₁ U, q C₁,q₁, U₁ C₂, q₂, U₂

; ;

59.5.Конденсатор, що має ємність 2 мкФ, зарядили до напруги 110 В. Потім, відімкнувши від джерела, його приєдна­ли до конденсатора з невідомою ємністю, який в результаті за­ рядився до напруги 44 В. Яка ємність другого конденсатора? а)5мкФ; б) 3 мкФ; в)0,8мкФ; г) 1 мкФ;

59.6. Конденсатор ємністю С зарядили до напруги 500 В. Коли цей конденсатор паралельно приєднали до незарядженого конденсатора ємністю 4 мкФ, то напруга між обкладками конденсатора стала рівною 100В. Яка ємність першого кон­денсатора? а)0,2мкФ; б)4мкФ; в)0,5мкФ; г) 1 мкФ;

59.7. До повітряного конденсатора, зарядженого до на­пруги 210 В, приєднали паралельно такий самий незаряджений конденсатор, але з скляним діелектриком. Яку діелектричну проникність має скло, якщо напруга між обкладинками пара­лельно сполучених конденсаторів стала рівною 30 В? а) 12; б) 5; в) 6; г) 7; д) вірної відповіді тут немає.

Домашнє завдання.

1. Скласти схему із 8(восьми) конденсаторів (змішане з’єднання). Самостійно задати ємності та загальну напругу. Знайти напруги та заряди на кожному із конденсаторів.

Заняття № 60 ____________2016р. Тема: Залікова контрольна робота по темі «Електростатика»

Розв’язування задач.

Модель № 1. (провідник із струмом, струм розглядають як деяку кількість рухомих електронів)

61.1. Через лампу розжарювання проходить струм 0,8 А. Скільки вільних електронів проходить через поперечний переріз нитки лампи за 1 с? Заряд електрона рівний 1,6∙10 ^{- 19}Кл. а) 25∙10¹⁸; б) 5∙10¹⁸; в) 8∙10¹⁸; г) 4∙10¹⁸

61.2. По провіднику тече постійний струм. За 30 хвилин протікає електричний заряд 1800Кл. Яке значення цієї сили струму? За який час при цій же силі струму протече заряд 600 Кл? а) 8 А; 5 хв; б) 6 А; 9 хв; в) 1 А; 10 хв; г) 5 А; 8 хв; д) вірної відповіді тут немає.

61.3. Через газорозрядну трубку проходить струм насичення 100 А. Яка кількість іонів п утворюється іонізатором у просторі між електродами за 1с? Заряд електрона становить 1,6·10 ^{- 19}Кл.

a)6,25·10 ⁸ б)3,5·10¹²; в) 6,25·10¹²; г)6,25·10'⁸; д) вірної відповіді тут немає.

Модель № 2. (зв’язок густини струму, заряду,часу, сили струму із швидкістю та концентрацією)

61.4. Яка середня швидкість напрямленого руху електронів в металевому провіднику, якщо за 10с через поперечний переріз провідника пройшло 100 Кл електрики? Площа поперечного перерізу провідника 5 мм², заряд електрона дорівнює 1,6∙10 ^{- 19}Кл, концентрація електронів 8∙10²⁸м ^{- 3}. а) 0,3 мм/с; б) 1,56∙10'⁴м/с; в) 2 м/с; г) 100 м/с

61.5. Яка швидкість упорядкованого руху електронів у провіднику, який має величину поперечного перерізу 5 мм² при силі струму 10 А, якщо концентрація електронів провідності становить 5·10²⁸м ^{- 3}? Заряд електрона 1,6·10 ^{- 19}Кл. а) 25 м/с; б) 1000 м/с; в) 0,1м/с; г) 0,1 мм/с; д) вірної відповіді тут немає.

61.6. За який час через поперечний переріз провідника площею 5 мм² пройде заряд 100 Кл, якщо густина струму дорівнює 2·10⁶А/м²? а) 5 с; б) 10 с; в) 8 с; г) 2 с; д) вірної відповіді тут немає.

 

61.8.За 10с через поперечний переріз провідника площею 1 мм² проходить 10²¹ електронів. Яка густина струму? Заряд електрона 1,6·10 ^-19Кл. а)3,2·10⁶А/м²; б) 1,6·10⁷А/м²; в)25мА/м²; д) вірної відповіді тут немає.

 

Домашнє завдання. 1.Опрацювати по підручнику «Фізика» тему: Електричний струм в металах 2.Вивчити основні означення даної теми3.Розв’язати максимально можливу кількість задач, які винесені на самостійну роботу.

 

Заняття № 62 ____________2016р. Тема:Активний опір провідників. Питомий опір. Провідність. Залежність опору від температури. Надпровідність. Закон Ома для ділянки кола.

Основні положення та означення. 1. Властивість провідника чинити протидію електричному струму називають електричним опором провідника. 2. Якщо при проходженні електричного стуму через провідник на ньому виділяється тепло то опір такого провідника називають активним Активний опір провідника позначають літерою – R.(одиниця вимірювання – ом (Ом)) 3. Активний опір провідника залежить від: речовини з якої він виготовлений, довжини провідника, площі поперечного перерізу провідника та його температури. ( - довжина провідника, S – площа поперечного перерізу, - питомий опір провідника) 4. Величину обернену до активного опору провідника називають провідністю. (позначають літерою - одиниця вимірювання – сіменс (См)),

5. Питомий опір провідника – фізична величина, яка показує опір провідника довжиною один метр та площею поперечного перерізу один метр квадратний, виготовленого із заданої речовини . (позначається літерою - , одиниця вимірювання - ом помножений на метр (Ом ∙м). табличне значення)

6. У техніці використовують провідники досить малої площі поперечного перерізу. Тому одиниця питомого опору є

7.Активний опір провідника залежить від температури. Із збільшенням температури активний опір збільшується, а із зменшенням температури - зменшується ( - опір провідника при температурі 0⁰С), - температурний коефіцієнт опору – фізична величина яка показує на яку частину від початкового опору змінюється опір провідника при зміні його температури на один градус. (одиниця вимірювання – кельвін у мінус першій степені ) Речовина: питомий опір (Ом ∙м) температурний коефіцієнт опору (К^-1) 1.Алюміній 0,0038 2. Мідь 17,2∙10 ^-9 0,0043 3. Залізо 98 ∙10 ^-9 0,0062 4. Вольфрам 55∙10 ^-9 0,0051 5. Нікелін 400∙10 ^-9 0,000017 6. Ніхром 980∙10 ^-9 0,00026 7. Срібло 16∙10 ^-9

8.Експериментально встановлено, що при наднизьких температурах () у провідниках зникає активний опір. Це явище назвали надпровідністю.

9.Для довільної ділянки електричного кола, що не містить джерела електричної енергії є справедливим закон: Сила струму на ділянці кола, що не містить джерела електричної енергії прямо пропорційна напрузі на цій ділянці і обернено пропорційна опору цієї ділянки Даний закон називають законом Ома для ділянки кола

Модель № 1. А (провідник. змінюються параметри, що описують його опір) Початкові умови: Кінцеві умови:

1) 2)

62.1. У скільки разів зміниться опір провідника (без ізоляції), якщо його зігнути навпіл і скрутити? а) збільшиться в 4 рази; б) зменшиться в 2 рази; в) зменшиться в 4 рази; г) збільшиться в 2 рази

62.2.Яка силу струму в сталевому провіднику довжина якого 10 м і площа поперечного перерізу 2 мм², якщо на нього подано напругу 12 мВ? Питомий опір сталі 12∙10 ^-8Ом∙м. а) 2 А; б) 1 А; в) 0,5 мА; г) 20 мА

Б. (питомий опір. див у табл..)

(густина, див. табл..) 62.3. Після протягування дроту через волочильний верстат його довжина збільшилась в 3 рази. У скільки разів змінився опір цього дроту? а) збільшився в 3рази; б) зменшився в 3рази; в) збільшився в 9 раз; г) зменшився в 9 раз; д) вірної відповіді тут немає. 62.4. Є мідний провідник з площею поперечного перерізу 0,1 мм². Маса всього провідника 0,3 кг. Яке значення опору провідника? Питомий опір міді 1,7·10 ^-8Ом·м, густина міді 8,9 г/см³. a) 75 Ом; б) 57 Ом; в) 40 Ом; г)65Ом; д) вірної ¹ відповіді тут немає. Модель № 2. (провідник. при зміні температури змінюється опір) Початкові умови: Див. у табл. Кінцеві умов 62.5.Необхідно виготовити нагрівальний прилад, що має опір 48 Ом при температурі 800°С. Якої довжини провідник діаметром 0,5 мм треба взяти, якщо питомий опір і температурний коефіцієнт опору при 0°С відповідно становлять 0.4·10 ^-6Ом·м; 0,0002 К ^-1? π=3,14. а) 10,5м; б) 40,6м; в) 80,5м; г) 20,3м; д) вірної відповіді тут немає. 62.6. Опір обмотки електромагніта виготовленої з мідного дроту, при температурі 20°С був 2 Ом, а після тривалої роботи став 2,4 Ом. До якої температури нагрілася обмотка? Температурний коефіцієнт опору міді при температурі 0°С рівний 0,0043 К^-1. а) 25°С; б) 96°С; в) 300 К; г) 70,51°С; д) вірної відповіді тут немає. 62.7.Для вимірювання температури було взято залізний провідник, який при температурі 10°С має опір 15 Ом. При деякій температурі його опір становив 18,25 Ом. Яка це температура, якщо температурний коефіцієнт опору заліза при температурі 0°С становить 0,006 К ^-1. а)45,3°С; б)48,3°С; в) 68,8°С; г) 8б,3°С; д) вірної відповіді тут немає. 62.8. Алюмінієвий провід при температурі 0°С має опір 4,25 Ом. Який опір матиме цей провід при температурі 200°С? Температурний коефіцієнт опору алюмінію 0,004 К^-1. а) 8,25 Ом; б) 6,65 Ом; в) 7,65 Ом; г) 7,85 Ом; д) вірної відповіді тут немає. 62.9. Опір вольфрамової нитки розжарення лампи при температурі 2000°С дорівнює 121 Ом. Який опір нитки при 0°С? Температурний коефіцієнт опору вольфраму 0,005К^-1. а) 10 Ом; б) 100 Ом; в) 0,6 Ом; г) 11 Ом; д) вірної відповіді тут немає. Домашнє завдання. 1.Опрацювати по підручнику «Фізика» тему: Активний опір провідників. 2.Вивчити основні означення даної теми3.Розв’язати максимально можливу кількість задач, які винесені на самостійну роботу.

Обладнання: провідник для дослідження, лабораторний амперметр (шкільний); лабораторний вольтметр (шкільний); акумулятор; вимикач; реостат на 6 -10 Ом і 2 А; лінійка з ціною поділки 1 мм/под.; з'єднувальні провідники.

Теоретичні відомості. Питомий опір матеріалу можна обчислити, використовуючи формули , - + K де d — діаметр провідника. Опір провідника R можна A виміряти, склавши електричне коло за схемою, поданою на малюнку. У цьому випадку формула для обчислення питомого опору провідника набуває R або

Виконання роботи. Дослід №1 1. Визначаю довжину досліджуваного провідника: а) вимірюю довжину одного витка провідника на котушці 0,0597 м.б) визначаю кількість витків на котушці _________ в) довжина провідника 0,0597·______________ =____________ м.

2. Визначаю діаметр провідника: 0,00065 м 3. Складаю елек­тричне коло за схемою: вимірюю силу струму і напругу на досліджуваному опорі І₁ = ________ А; U₁ = ________ В 4. Визначаю питомий опір ____________ Ом∙м

Дослід №2 1. Змінюю положення повзунка на реостаті і визначаю кількість витків на котушці _________; довжину провідника 0,0597·______________ =____________ м.

2. Визначаю діаметр провідника: 0,00065 м 3. Складаю елек­тричне коло за схемою: вимірюю силу струму і напругу на досліджуваному опорі І₂ = ________ А; U₂ = ________ В 4. Визначаю питомий опір ____________ Ом∙м

Дослід №3 1. Змінюю положення повзунка на реостаті і визначаю кількість витків на котушці _________; довжину провідника 0,0597·______________ =____________ м.

2. Визначаю діаметр провідника: 0,00065 м 3. Складаю елек­тричне коло за схемою: вимірюю силу струму і напругу на досліджуваному опорі І₃ = ________ А; U₃ = ________ В 4. Визначаю питомий опір ____________ Ом∙м

Дослід №4 1. Змінюю положення повзунка на реостаті і визначаю кількість витків на котушці _________; довжину провідника 0,0597·______________ =____________ м.

2. Визначаю діаметр провідника: 0,00065 м 3. Складаю елек­тричне коло за схемою: вимірюю силу струму і напругу на досліджуваному опорі І₄ = ________ А; U₄ = ________ В 4. Визначаю питомий опір ____________ Ом∙м

Дослід №5 1. Змінюю положення повзунка на реостаті і визначаю кількість витків на котушці _________; довжину провідника 0,0597·______________ =____________ м.

2. Визначаю діаметр провідника: 0,00065 м 3. Складаю елек­тричне коло за схемою: вимірюю силу струму і напругу на досліджуваному опорі І₅ = ________ А; U₅ = ________ В 4. Визначаю питомий опір ____________ Ом∙м

Систематизація результатів досліджень. Середнє значення питомого опору:

_____________ Ом∙м