Selgitav märkus

Selle seeria kaardid aitavad õpilastel paremini tutvuda elektrostaatika uute kontseptsioonidega. Lisaks arendatakse ülesannete lahendamise, mõõtühikute teisendamise ja kalkulaatori abil arvutamise oskusi.

Kaartidega töötamise metoodika

Kaardi kujundustel on kujutatud kahte metallist kuuli, mis kannavad elektrilaenguid. Nende tasude väärtused on näidatud kaartidel. Pallide suuruste ja nendevahelise kauguse (nende keskpunktide) leidmiseks kasutatakse ruudulist ruudustikku. Iga kaart näitab selle ruudustiku lahtri külje pikkust. Kaartidele on märgitud ka kuuli mass, millel katselaeng asub punktis B ja selle laengu suurus.

Peale õpilaste Coulombi seadusega tutvumist on soovitatav teha iseseisvat tööd kaartidega. Esitatakse kaks esimest küsimust. Kaugused arvutatakse Pythagorase teoreemi abil lahtrite pikkusest vastaval skaalal.

Teisel korral on kasulik kaarte kasutada pärast elektrivälja tugevuse mõiste uurimist. Õpilastele küsimuste pakkumine 3, 4,5. Õpilased peaksid joonistama oma vihikusse kõigi laengute asukohad (joonistatud ruuduga) ja joonistama vektorid valitud skaalal Ja ja nende koguvektor. Huvitav on paluda õpilastel joonistada punkti B läbiva pingutusjoone ligikaudne asukoht.

Soovi korral võid samaaegselt esitada küsimusi 1-5.

Küsimused kaartidele “Elektrilaengute koostoime”

1. Kui suur on pallide keskpunktide vaheline kaugus?
2. Millise jõuga pallidel olevad laengud omavahel suhtlevad?
3. Arvutage välja iga laengu tekitatud väljatugevus punktis B. Joonistage oma märkmikusse kuulide asukohad ja testige laengut q. Valitud skaalal joonistage iga laenguga loodud intensiivsusvektorid punktis B. Leidke kogu intensiivsuse vektori suurus ja suund selles välja punktis. Joonistage punkti B läbiva pingutusjoone ligikaudne asukoht.
4. Millist jõudu avaldab elektriväli punktis B asetatud katselaengule q?
5. Millise kiirenduse omandab keha katselaenguga q ja massiga m?
6. Määrake skaala järgi kuulide raadiused ja arvutage nende potentsiaalid.
7. Määrake elektrivälja potentsiaalid punktides B ja C.
8. Kui palju tööd peavad välised jõud tegema, et viia katselaeng q punktist B punkti C?

Näidislahendus kaardile nr 8

1. Palli tsentrite vaheline kaugus:

10, r = 10 cm = 0,1 m

1. Laengute vastastikuse jõu moodul q 1 ja q 2:

1. Elektrivälja tugevusmoodul punktis B:

Kujutame pingevektorid Ja joonisel mõõtkavas (vt pilti)

Koostame pingevektoriSelle suund on näidatud joonisel ja moodul arvutatakse:

Joonistame elektrivälja tugevuse ligikaudse joone läbi punkti B. See joon peaks olema vektori suuna puutujaja on risti laengut q kandva kuuli pinnaga 2 .

1. Jõu suurus, millega väli mõjutab katselaengut q punktis B:

1. Kiirendusmoodul punktis B on:

1. Laenguid kandvate kuulide potentsiaalid q 1 ja q 2:

1. Laengute q potentsiaalid punktides B 1 ja q 2 on sama mitu korda väiksemad kui kuulide potentsiaalid, kuivõrd kaugused kuulide keskpunktidest selle punktini on suuremad kui kuulide raadiused. Selles näites vastavalt 8 ja 6 korda. Seetõttu on punktis B kogupotentsiaal võrdne:

Samade laengute potentsiaal punktis C määratakse esmalt pallide ja selle punkti kauguste leidmisega.

13,6 cm = 0,136 m

8,06 cm = 0,081 m

1. Välisjõudude töö, mis on vajalik katselaengu q liigutamiseks punktist B punkti C:

J

Programmeeritud harjutuse näide

Küsimused:

1. Laenguga q sfääri potentsiaal 1, V
2. Laenguga q sfääri potentsiaal 2, V
3. Potentsiaal punktides B, B
4. Potentsiaal punktides C, B
5. Töötage laengu q liigutamiseks punktist punkti C, μJ

Vastused kaartidele nr 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

Kontrollitav kood:

№1 – 25 431

№3 – 23 512

№5 – 34 125

№7 – 51 243

№9 – 12 354

Vastused kaartidele nr 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

Kontrollitav kood:

№2 – 53 241

№4 – 42 513

№6 – 31 425

№8 – 25 134

№10 – 14 352

Rakendus

valik
laadige 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
laadige 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
laadige 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
kaal, kg	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. laengute vaheline kaugus, 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. interaktsioonijõu moodul, 10-5 N	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. laengule mõjuv jõumoodul, 10-5 N	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. laadimise kiirendusmoodul, 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. sfääri potentsiaal laenguga 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. potentsiaal punktis 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. potentsiaal punktis 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. välisjõudude töö, 10-6 J	8,70	4,10	10,00	1,00	21,75	141,20	7,71	7,54	12,00	1,20	2,20	24,00

Elektrilaengute vastastikmõju

Joonisel on kaks laetud kuuli ja testlaeng B. Laengute suurus ja keha mass on toodud kaardil. Nende andmete abil täitke ülesanded ja vastake küsimustele.

1 Kui suur on pallide keskpunktide vaheline kaugus?

2 Millise jõuga mõjutavad kuulide laengud üksteist?

3 Joonistage oma märkmikusse kuulide asukoht ja katsetage laeng q, arvutage ja joonistage valitud skaalal iga laetud kuuli elektrivälja tugevusvektorid punktis B, leidke koguvektori suurus ja suund selles välja punktis. .

4 Millise jõuga mõjub elektriväli punkti B asetatud katselaengule?

5 Millise kiirenduse saab selles punktis keha katselaenguga q? (Kehakaal on märgitud kaardil.)?

6 Määrake skaala abil kuulide raadiused ja arvutage kuulide potentsiaalid kilovoltides.

7 Arvutage elektrivälja potentsiaalid punktides B ja C.

8 Kui palju tööd peavad välised jõud tegema katselaengu q viimiseks punktist B punkti C?

valik 1

2. variant

3. võimalus

4. võimalus

5. võimalus

6. võimalus

7. valik

8. valik

9. valik

10. valik

1 Palli tsentrite vaheline kaugus:

2 Laengute q 1 ja q 2 vastastikuse jõu moodul:

3 Elektrivälja tugevusmoodul punktis B:

Kujutagem joonisel pingevektorid mõõtkavas: lahtri külg on võrdne . Koostame pingevektori. Selle suund on näidatud joonisel ja moodul arvutatakse:

4 Jõu suurus, millega väli mõjutab katselaengut q punktis B:

5 Kiirendusmoodul punktis B on:

Joonistame elektrivälja tugevuse ligikaudse joone läbi punkti B. See joon peaks olema vektori suuna puutuja ja risti laengut q 2 kandva kuuli pinnaga. Kuna testi positiivne laeng q läheneb negatiivsele laengule q 2, suureneb jõud ja kiirendus laengu q liikumisel.

6 Laenguid q 1 ja q 2 kandvate kuulide potentsiaalid. SI-ühikutes, määratakse järgmise valemiga: Kus ühikut SI siis

Kaart näitab paralleelset plaatkondensaatorit. Selle paksus on näidatud. Lähedal on näidatud kondensaatoriplaadi kuju. Plaadi mõõtmed on antud millimeetrites. Kaardil olevaid andmeid kasutades täida ülesanded ja vasta küsimustele.

1 Arvutage kondensaatori aktiivne pindala.

2 Arvutage kondensaatori elektriline võimsus.

3 Kui suur on kondensaatori plaatide vaheline väljatugevus?

4 Leidke kondensaatori plaadilt laengu suurus.

5 Millise jõuga mõjub kondensaatoriväli laengule q 1, mille väärtus on märgitud kaardil?

6 Millise elektrilise võimsusega mikrofaraadides on 100 paralleelselt ühendatud sama kondensaatorit, kui plaatide vahekaugust vähendatakse 0,1 mm-ni ja nende vahele asetatakse sama paksusega vilgukivi. Vilgukivi dielektriliseks konstantiks loetakse 6.

Tegin, mis suutsin

• Tegin, mis suutsin

• las teised teevad paremini.

• I. Newton.

• . Sõnastage universaalse gravitatsiooni seadus ja kirjutage üles valem, mis väljendab suuruste vahelist seost.

• 2. Uurige gravitatsioonikonstandi füüsikalist olemust.

• 3. Universaalse gravitatsiooniseaduse kohaldatavuse piirid

• 4. Õppige ülesandeid lahendama universaalse gravitatsiooni seaduse abil.

Mis saab siis, kui...?

• Mis saab siis, kui...?

• Kukkusime pagasi käest...

• Viskasime palli üles...

• Viskasime pulga horisontaalselt...

M. Lomonossov

• M. Lomonossov

• Inglise teadlane Isaac Newton oli esimene, kes sõnastas universaalse gravitatsiooni seaduse

• - pikamaa; - nende jaoks ei ole takistusi; - suunatud mööda kehasid ühendavat sirgjoont; - võrdse suurusega; - vastupidises suunas.

Kehtib valem:

• Kehtib valem:

• - kui kehade mõõtmed on nendevahelise kaugusega võrreldes tühiselt väikesed;

• - kui mõlemad kehad on homogeensed ja sfäärilise kujuga;

Kehtib valem:

• Kehtib valem:

• - kui üks interakteeruvatest kehadest on pall, mille suurus ja mass on oluliselt suurem kui teise keha oma

Ülesanne nr 1

• Ülesanne nr 1

• Arvutage universaalne raskusjõud kahe sama laua taga istuva õpilase vahel.

• Õpilaste mass on 50 kilogrammi, vahemaa on üks meeter.

• Saame jõu, mis on võrdne 1,67*10 -7 N .

• Jõud on nii tühine, et isegi niit ei katke.

• Millise jõuga meelitab tädi Maša kitse Baba Glasha aia kapsa poole, kui ta karjatab temast 10 meetri kaugusel? Kitse Grishka kaal on 20 kg ja sel aastal on kapsas kasvanud suureks ja mahlakaks, tema kaal on 5 kg.

• Kui suur on 100 kg kaaluvate kuulide vaheline kaugus, kui need tõmmatakse üksteise poole jõuga 0,01 N?

ANTUD: Lahendus:

• ANTUD: Lahendus:

• m1=m2 =100kgUniversaalsest seadusest

• gravitatsioon:

• F= 0,01N F= G*m1m2/ R2

• _____________ Väljendame kaugust:

• R -? R = (G*m1m2/F) ½

• Arvutame:

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

• R = 8,2*10-3 m

• Vastus : R = 8,2*10-3 m

• Kaks identset kuuli asuvad üksteisest 0,1 m kaugusel ja tõmbuvad endasse jõuga 6,67 * 10 -15 N. Kui suur on kummagi kuuli mass?

ANTUD: Lahendus:

• ANTUD: Lahendus:

• m1=m2 = m Universaalsest seadusest

• R = 0,1 m gravitatsiooni:

• F= 6,67*10 -15N F= G*m1m2/ R2

• _____________ Avaldame kehade massi:

• m-? m = (F*R2/G) ½

• Arvutame:

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

• m = 0,001 kg

• Vastus: m = 0,001 kg

• Universaalse gravitatsiooniseaduse avastamine võimaldas seletada mitmesuguseid maapealseid ja taevaseid nähtusi:

• kehade liikumine gravitatsioonijõudude mõjul Maa pinna lähedal;

• Päikesesüsteemi planeetide ja nende looduslike ja tehissatelliitide liikumine;

• komeetide ja meteooride trajektoorid;

• mõõna ja mõõna nähtus;

• selgitati taevakehade võimalikke trajektoore;

• arvutati välja päikese- ja kuuvarjutused, arvutati planeetide massid ja tihedused

Teeme kokkuvõtte:

• Teeme kokkuvõtte:

• Newton asutati

• Mida kõik kehad universumis vastastikku meelitavad üksteist.

• Kõigi kehade vastastikust külgetõmmet nimetatakse universaalne gravitatsioon - gravitatsioonijõud.

§ 15, harjutus 15 (3; 5)

• § 15, harjutus 15 (3; 5)