Обяснителна бележка

Картите от тази серия ще помогнат на учениците да се запознаят по-добре с новите концепции за електростатиката. Освен това се развиват умения за решаване на проблеми, преобразуване на мерни единици и изчисления с помощта на калкулатор.

Методика за работа с карти

Дизайнът на картите изобразява две метални топки, носещи електрически заряди. Стойностите на тези такси са посочени на картите. За намиране на размерите на топките и разстоянието между тях (техните центрове) се използва карирана мрежа. Всяка карта показва дължината на страната на клетката на тази мрежа. Масата на топката, върху която се намира тестовият заряд в точка В, и големината на този заряд също са посочени на картите.

След запознаване на учениците със закона на Кулон се препоръчва самостоятелна работа с карти. Предлагат се първите два въпроса. Разстоянията се изчисляват от дължината на клетките в съответната скала, като се използва Питагоровата теорема.

Вторият път е полезно да използвате картите след изучаване на концепцията за силата на електрическото поле. Предлагане на въпроси на учениците 3, 4,5. Учениците трябва да начертаят местоположението на всички заряди в своята тетрадка (подредени в квадрат) и да начертаят векторите в избрания мащабИ и техния общ вектор. Интересно е да помолите учениците да начертаят приблизителното местоположение на линията на напрежение, минаваща през точка B.

Ако желаете, можете да зададете въпроси 1-5 едновременно.

Въпроси към картите „Взаимодействие на електрически заряди“

1. Какво е разстоянието между центровете на топките?
2. С каква сила взаимодействат помежду си зарядите на топките?
3. Изчислете силата на полето в точка B, създадено от всеки заряд. Начертайте местоположението на топките и тествайте заряда q в тетрадката си. В избраната скала начертайте векторите на интензитета, създадени от всеки заряд в точка B. Намерете големината и посоката на вектора на общия интензитет в тази точка на полето. Начертайте приблизителното местоположение на линията на напрежение, минаваща през точка B.
4. Каква сила упражнява електрическото поле върху пробен заряд q, поставен в точка B?
5. Какво ускорение придобива тяло с пробен заряд q и маса m?
6. Определете радиусите на топките в мащаб и изчислете техните потенциали.
7. Определете потенциалите на електрическото поле в точки B и C.
8. Колко работа трябва да бъде извършена от външни сили, за да се премести пробен заряд q от точка B до точка C?

Примерно решение за карта No8

1. Разстояние между центровете на топките:

10, r = 10 cm = 0,1 m

1. Модул на силата на взаимодействие между зарядите q 1 и q 2:

1. Модул на напрегнатост на електрическото поле в точка B:

Нека изобразим векторите на напрежениетоИ върху чертежа в мащаб (вижте снимката)

Нека изградим вектора на напрежениетоПосоката му е посочена на чертежа и модулът се изчислява:

Нека начертаем приблизителна линия на напрегнатост на електрическото поле през точка B. Тази линия трябва да е допирателна към посоката на вектораи е перпендикулярна на повърхността на топката, носеща заряд q 2 .

1. Големината на силата, с която полето действа върху пробния заряд q в точка B:

1. Модулът за ускорение в точка B ще бъде:

1. Потенциали на топки, носещи заряди q 1 и q 2:

1. Потенциали в точки B от заряди q 1 и q 2 ще бъде толкова пъти по-малко от потенциалите на топките, колкото разстоянията от центровете на топките до тази точка са по-големи от радиусите на топките. В този пример съответно 8 и 6 пъти. Следователно общият потенциал в точка B е равен на:

Потенциалът в точка C от същите заряди се определя, като първо се намерят разстоянията от топките до тази точка.

13,6 cm = 0,136 m

8,06 см = 0,081 м

1. Работата на външните сили, необходима за преместване на тестов заряд q от точка B до точка C:

Дж

Пример за програмирано упражнение

Въпроси:

1. Потенциал на сфера със заряд q 1 , V
2. Потенциал на сфера със заряд q 2 , V
3. Потенциал в точка B, B
4. Потенциал в точка C, B
5. Работа за преместване на заряд q от точка до точка C, μJ

Отговори на карти № 1, 3, 5, 7, 9

	4 500	22 500	7 200	2 200
	5 400	7 200		2 800
	18 000	9 000
	3 200	18 000
	22 500	3 600	2 000

Код за проверка:

№1 – 25 431

№3 – 23 512

№5 – 34 125

№7 – 51 243

№9 – 12 354

Отговори на карти № 2, 4, 6, 8, 10

	9 000	54 000	12 000
	36 000	9 000		1 400
	36 000	18 000	1 700	8 200
	18 000	7 200	2 300	1 200
	27 000	45 000		2 300

Код за проверка:

№2 – 53 241

№4 – 42 513

№6 – 31 425

№8 – 25 134

№10 – 14 352

Приложение

опция
заряд q 1, 10 -9 C	1,50	30,00	6,00	40,00	20,00	2000,00	50,00	40,00	5,00	50,00	40,00	500,00
зареждане q 2, 10 -9 C	1,00	20,00	10,00	20,00	20,00	3000,00	50,00	50,00	8,00	40,00	30,00	300,00
зареждане q, 10 -9 C	30,00	5,00	50,00	1,00	5,00	400,00	30,00	2,00	30,00	2,00	5,00	20,00
тегло, кг	0,0020	0,0200	0,0001	0,0050	0,0020	0,0200	0,0050	0,0500	0,0100	0,0002	0,0002	0,0020
1. разстояние между зарядите, m	0,05	0,10	0,10	0,20	0,08	10,00	0,16	0,10	0,20	9,90	0,50	0,80
2. модул на силата на взаимодействие, 10-5 Н	0,54	54,00	5,40	18,00	56,25	54,00	87,89	180,00	0,90	0,02	4,32	210,94
	8,00	42,00	15,00	14,00	72,00	0,75	45,00	56,00	0,88	1,50	2,00	18,00
	10,00	50,00	14,00	12,50	72,00	0,28	45,00	125,00	0,26	2,00	3,00	10,80
	12,81	65,30	20,52	18,77	86,40	0,80	72,00	136,97	0,70	3,00	3,61	23,50
4. модул на силата, действаща върху заряда, 10-5 Н	38,43	32,65	102,59	1,88	43,20	32,00	216,00	27,39	2,10	0,60	1,80	47,00
5. модул за ускоряване на зареждането, 10-2 m/s 2	19,22	1,63	1025,90	0,38	21,60	1,60	43,20	0,55	0,21	3,00	9,01	23,50
1, kV	5,40	27,00	5,40	18,00	18,00	36,00	9,00	36,00	4,50	9,00	7,20	45,00
6. потенциал на сфера със заряд q 2, kV	3,60	18,00	9,00	9,00	18,00	54,00	9,00	45,00	7,20	7,20	5,40	27,00
7. потенциал в точка B, kV	0,64	0,38	2,00	0,75	7,20	2,25	0,00	12,00	0,46	1,70	0,00	3,60
7. потенциал в точка C, kV	0,35	1,20	2,20	0,25	2,85	1,90	0,26	8,23	0,06	2,30	0,44	4,80
8. работа на външни сили, 10-6 Дж	8,70	4,10	10,00	1,00	21,75	141,20	7,71	7,54	12,00	1,20	2,20	24,00

Взаимодействие на електрическите заряди

Фигурата показва две заредени топки и пробен заряд B. Големината на зарядите и масата на тялото са дадени на картата. Използвайки тези данни, изпълнете задачите и отговорете на въпросите.

1 Какво е разстоянието между центровете на топките?

2 С каква сила взаимодействат помежду си зарядите на топките?

3 Начертайте местоположението на топките и пробния заряд q в тетрадката си, изчислете и начертайте векторите на напрегнатост на електрическото поле в точка B от всяка заредена топка в избран мащаб, намерете големината и посоката на общия вектор в тази точка в поле.

4 С каква сила действа електрическото поле върху пробен заряд, поставен в точка B?

5 Какво ускорение получава тяло с пробен заряд q в тази точка? (Телесното тегло е посочено на картата.)?

6 Определете радиусите на топките с помощта на скалата и изчислете потенциалите на топките в киловолта.

7 Изчислете потенциалите на електрическото поле в точки B и C.

8 Колко работа трябва да бъде извършена от външни сили, за да се премести пробен заряд q от точка B до точка C?

Опция 1

Вариант 2

Вариант 3

Вариант 4

Вариант 5

Вариант 6

Вариант 7

Вариант 8

Вариант 9

Вариант 10

1 Разстояние между центровете на топката:

2 Модул на силата на взаимодействие между зарядите q 1 и q 2:

3 Модул на напрегнатост на електрическото поле в точка B:

Нека изобразим векторите на напрежението в чертежа в мащаб: страната на клетката е равна на . Нека построим вектор на напрежение. Посоката му е посочена на чертежа и модулът се изчислява:

4 Големината на силата, с която полето действа върху пробния заряд q в точка B:

5 Модулът за ускорение в точка B ще бъде:

Нека начертаем приблизителна линия на напрегнатост на електрическото поле през точка B. Тази линия трябва да е допирателна към посоката на вектора и перпендикулярна на повърхността на топката, носеща заряд q 2. Тъй като тестовият положителен заряд q се доближава до отрицателния заряд q 2, силата и ускорението ще се увеличат с движението на заряда q.

6 Потенциали на топки, носещи заряди q 1 и q 2. В единици SI, определени по формулата: Където единици SI, тогава

Картата показва паралелен пластинчат кондензатор. Дебелината му е посочена. Формата на плочата на кондензатора е показана наблизо. Размерите на плочата са дадени в милиметри. Използвайки данните от картата, изпълнете задачите и отговорете на въпросите.

1 Изчислете активната площ на кондензатора.

2 Изчислете електрическия капацитет на кондензатора.

3 Каква е силата на полето между плочите на кондензатор?

4 Намерете количеството заряд на плочата на кондензатора.

5 С каква сила полето на кондензатора действа върху заряда q 1, чиято стойност е посочена на картата?

6 Какъв електрически капацитет в микрофаради ще имат 100 еднакви кондензатора, свързани паралелно, ако разстоянието между плочите се намали до 0,1 mm и между тях се постави слюда със същата дебелина. Диелектричната константа на слюдата се счита за равна на 6.

Направих каквото можах

• Направих каквото можах

• оставете другите да се справят по-добре.

• I. Нютон.

• . Формулирайте закона за всемирното притегляне и запишете формула, изразяваща връзката между количествата.

• 2. Изучаване на физическата същност на гравитационната константа.

• 3. Граници на приложимост на закона за всемирното привличане

• 4. Научете се да решавате проблеми, използвайки закона за всемирното привличане.

Какво ще се случи, ако...?

• Какво ще се случи, ако...?

• Изпуснахме багажа от ръцете си...

• Хвърлихме топката нагоре...

• Хвърлихме пръчка хоризонтално...

М. Ломоносов

• М. Ломоносов

• Английският учен Исак Нютон е първият, който формулира закона за всемирното привличане

• - дълъг обхват; - за тях няма прегради; - насочени по права линия, свързваща телата; - еднакви по размер; - противоположна по посока.

Прилага се формулата:

• Прилага се формулата:

• - ако размерите на телата са пренебрежимо малки спрямо разстоянието между тях;

• - ако и двете тела са еднородни и имат сферична форма;

Прилага се формулата:

• Прилага се формулата:

• - ако едно от взаимодействащите тела е топка, чийто размер и маса са значително по-големи от тези на второто тяло

Задача No1

• Задача No1

• Изчислете силата на всемирното притегляне между двама ученици, седнали на едно бюро.

• Теглото на учениците е 50 килограма, разстоянието е един метър.

• Получаваме сила, равна на 1,67*10 -7 Н .

• Силата е толкова незначителна, че дори нишката няма да се скъса.

• С каква сила козата на леля Маша е привлечена от зелето в градината на баба Глаша, ако той пасе на разстояние 10 метра от нея? Теглото на козата Гришка е 20 кг, а тази година зелето е станало голямо и сочно, теглото му е 5 кг.

• Какво е разстоянието между топките, всяка от които тежи 100 kg, ако се привличат една към друга със сила 0,01 N?

ДАДЕНО: Решение:

• ДАДЕНО: Решение:

• m1=m2 =100kg От универсалния закон

• земно притегляне:

• F= 0.01N F= G*m1m2/ R2

• _____________ Нека изразим разстоянието:

• R -? R = (G*m1m2/ F) ½

• Нека изчислим:

• R = (6,67*10 -11Nm2/kg2 *100kg*100kg/0,01N)1/2

• R = 8,2*10-3 м

• Отговор : R = 8,2*10-3 m

• Две еднакви топки са разположени на разстояние 0,1 m една от друга и се привличат със сила 6,67 * 10 -15 N. Каква е масата на всяка топка?

ДАДЕНО: Решение:

• ДАДЕНО: Решение:

• m1=m2 = mОт универсалния закон

• R=0,1 m гравитация:

• F= 6,67*10 -15N F= G*m1m2/ R2

• _____________ Нека изразим масата на телата:

• м-? m= (F*R2/G) ½

• Нека изчислим:

• m= (6,67*10 -15 N *0,01m2/6,67*10 -11Nm2/kg2)1/2

• m= 0,001 кг

• Отговор: m= 0,001 кг

• Откриването на закона за всемирното привличане направи възможно обяснението на широк спектър от земни и небесни явления:

• движението на телата под въздействието на гравитационните сили в близост до повърхността на Земята;

• движението на планетите от Слънчевата система и техните естествени и изкуствени спътници;

• траектории на комети и метеори;

• феноменът на приливи и отливи;

• обяснени са възможните траектории на небесните тела;

• изчислени са слънчевите и лунните затъмнения, изчислени са масите и плътностите на планетите

Нека обобщим:

• Нека обобщим:

• Нютон установява

• Какво всички тела във Вселенатавзаимно се привличат.

• Взаимното привличане между всички тела се наричауниверсална гравитация - гравитационна сила.

§ 15, упражнение 15 (3; 5)

• § 15, упражнение 15 (3; 5)