Тема: Електричне поле. Взаємодія заряджених тіл. Закон Кулона.

Мета:

навчальна: ознайомлення з поняттям електричного поля, його силовою характеристикою, його проявами; змістом, математичним записом закону Кулона та межами його застосування.

розвиваюча: розвивати логічне мислення та творчі здібності; уяву та пам’ять, пізнавальний інтерес.

виховна: виховувати спостережливість, вміння запобігати негативному впливу електричних полів на організм; формувати науковий світогляд та інтерес до вивчення фізики.

Обладнання: презентація до теми, картки для вправ «Електрон» «Дешифрувальник».

Тип уроку: повідомлення нового матеріалу.

Структура уроку

I.             Організаційний етап.

II.          Актуалізація опорних знань.

III.       Мотивація навчальної діяльності. Оголошення теми, мети уроку.

IV.       Повідомлення нового матеріалу

1.                Електричне поле.

2.                Напруженість електричного поля.

3.                Закон Кулона.

V. Закріплення нового матеріалу.

VI. Підбиття підсумків уроку. Рефлексія.

VIІ. Завдання додому.

Хід уроку

І. Організаційний етап

Вітання.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

На картках написати літери слова «електрон», а на зворотному боці слід записати завдання. Картки розклеїти на дошці в хаотичному порядку. Учні повинні з літер скласти слово, а потім по черзі, виходячи до дошки, виконати відповідне завдання, записане на картках.

Завдання

Е — Дві однакові маленькі кульки мають відповідно заряди 5 нКл і -3 нКл. Визначте заряд кожної кульки після їх дотику.

Л — Опишіть будову атомів Карбону, Берилію, Літію.

Е — Планета Земля має заряд – -10⁵ Кл. Визначте кількість надлишкових електронів, яку має Земля.

К — На що перетворюється атом у результаті таких процесів: а) атом втрачає електрон; б) атом отримує електрон?

Т — При дотиканні гладеньких пластинок А і Б перша з них набула позитивного заряду 4,8 10^-8 Кл. Якого заряду набула пластинка Б? Наскільки змі­нилася маса кожної з пластинок?

Р — Чи можна одержати заряд, який дорівнює 10^-20 Кл? Поясніть свою відповідь.

О — Що має більшу масу: атом літію чи позитивний іон літію? Атом хлору чи негативний іон хлору?

Н — Вкажіть заряд та масу електрона.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Оголошення теми, мети уроку.

На попередніх уроках ми з вами з'ясували, що заряджені тіла здатні взаємодіяти: різнойменні притягуються, однойменні відштовхуються. На сьогоднішньому уроці ми з вами ознайомимося із законом, що характеризує взаємодію заряджених тіл. Чий цей закон, вам допоможе розшифрувати вправа «Дешифрувальник». (Картки розміщені на дошці.)

1 АБВГ	2 ДЕЄЖ
3           ЗИІЇ	4 ЙКЛМ
5 НОПР	6 СТУФ
7 ХЦЧШ	8 ЩЬЮЯ

На дошці записуємо код слова, яке треба розшифрувати: 464551.

Відповідь: Кулона.

Його іменем названа одиниця електричного заряду — це французький фізик та інженер Шарль Огюстен Кулон. За наукову працю, присвячену розрахунку архітектурних конструкцій, у 1774 р. він був обраний членом-кореспондентом Паризької Академії наук. Кулон займався також дослідженням сил тертя. Формула визначення сили тертя, яку зараз вивчають у школах, була запропонована саме ним. Учений зацікавився електричними силами притягання і відштовхування. У Парижі він сконструював крутильні терези, за допомогою яких установив основний закон електростатики, названий його ім'ям. Після революційних подій 1789 р. Кулон припинив наукові дослідження і зайнявся реформами освіти у Франції.

Також ми дізнаємося, що навколо заряджених тіл існує особливий вид матерії, який вам відомий ще з 7 класу, завдяки якому тіла можуть взаємодіяти.

ІV. Повідомлення нового матеріалу

1. Електричне поле

Заряджені тіла взаємодіють один з одним на відстані, причому така взаємодія відбувається не лише тоді, коли між тілами є повітря чи будь-яка речовина, а й між тілами у вакуумі Видатні англійські вчені Фарадей і Максвелл установили, що в просторі навколо заряджених тіл чи частинок існує електричне поле.

Електричне поле – це особливий вид матерії, що існує навколо заряджених тіл або частинок і діє з деякою силою на інші частинки або тіла, які мають електричний заряд.

Про існування електричного поля можна робити висновок з його впливу.

Поле, створене нерухомими електричними зарядами, називається електростатичним.

Основні властивості електростатичного поля:

Ø Створюється нерухомими зарядами.

Ø Виявляється за дією на нерухомі заряди.

Ø Існує навколо заряджених тіл.

Сила, з якою електричне поле діє на внесене в нього заряджене тіло чи частинку, називається електричною силою. З дослідів було зроблено висновок, що ця сила зменшується зі збільшенням відстані між тілами, котрі взаємодіють. Тобто, дія електричного поля поблизу заряджених тіл сильніша, а на відстані від них - слабша.

2. Напруженість електричного поля

Кожне середовище характеризується своєю силовою характеристикою. Поля також мають такі характеристики.

Силовою характеристикою електричного поля є напруженість.

Напруженість – це фізична величина, яка дорівнює відношенню сили, з якою поле діє на заряд, до величини цього заряду .

Позначається напруженість буквою Е:   

Одиницею вимірювання напруженості в системі СІ є ньютон на кулон (Н/Кл).

Напруженість електричного поля, як і сила, є величиною векторною. Напрям напруженості збігається з напрямом сили, що діє в цьому полі на позитивний заряд.

3.Закон Кулона

Закон Кулона – один із основних законів електростатики, який визначає величину та напрям сили взаємодії між двома нерухомими точковими зарядами. Експериментально із задовільною точністю цей закон був уперше доведений Генрі Кавендішем у 1773 p., який використовував метод сферичного конденсатора, але його роботи не були опубліковані У 1785 р. закон був установлений Шарлем Кулоном за допомогою спеціальних крутильних терезів.

У скляній банці з нанесеними посередині поділками на дуже тонкій срібній дротині підвішено легку, добре ізольовану стрілку-коромисло, на одному з кінців якої є маленька кулька, а на іншому – противага. Верхній кінець срібної дротини-нитки закріплений на обертовій голівці приладу, кут повороту якої можна точно відрахувати. Всередині приладу вміщено іншу кульку такого самого розміру, як і на коромислі; вона нерухомо закріплена на ніжці. Шкала на скляному циліндрі дає змогу визначити відстань між кульками у різних їх положеннях, а скляна банка захищає коромисло від руху повітря в ній.

Змінюючи значення заряду кульок і відстань між центрами цих кульок, Ш. Кулон установив, що:

сила F взаємодії двох нерухомих точкових зарядів q₁ і q₂ прямо пропорційна добутку модулів цих зарядів і обернено пропорційна квадрату відстані r між ними:

де

 = 9∙10⁹ м²Н/Кл².

Закон Кулона в такій формі справедливий тільки при взаємодії точкових електричних  зарядів, тобто таких заряджених тіл, розмірами яких можна знехтувати порівняно з відстанню між ними. Крім того, він виражає силу взаємодії між нерухомими електричними зарядами у вакуумі.

Сила взаємодії напрямлена вздовж прямої, що з'єднує заряди, причому однойменні заряди відштовхуються, а різнойменні притягуються.

Якщо заряди взаємодіють не лише у вакуумі або повітрі, але й у інших середовищах (гасі, воді тощо), то сила взаємодії тоді зменшується і обчислюється:

, де ε – діелектрична проникність середовища. Ця величина є безрозмірною і завжди більша одиниці. Її визначали експериментально і ці дані є табличними.

Речовина	ε
Вакуум Повітря Вода Гас, парафін Слюда, текстоліт Ебоніт Скло Спирт Парафіновий папір	1 1,0006 81 2 7 2,6 5-10 27 2,2

V.              Закріплення нового матеріалу

1.  У полі негативно зарядженої кулі перебуває позитивно заряджена порошинка. Чи діє поле порошинки на кулю?

2.  Як напрямлена сила, яка діє на порошинку з боку поля, створюваного кулею? Як напрямлена сила, яка діє на кулю з боку поля порошинки?

3.  Чи будуть порошинка та куля взаємодіяти на Місяці, де відсутня атмосфера?

4.  У полі позитивно зарядженої кулі перебувають дві заряджені порошинки (q₁ – позитивно заряджена, q₂ – негативно заяряджена), причому  

 5.  Чи однакові сили діють на ці заряди з боку поля кулі. Відповідь поясніть.

VI.             Підбиття підсумків уроку. Рефлексія.

1.            Що нового ви дізналися на уроці?

2.      Чи знадобляться вам здобуті знання і де?

3.      Чи цікавим був урок?

VIІ. Завдання додому.

1.     Опрацювати відповідний параграф підручника.

2.     Розв’язати задачу

1) визначте силу взаємодії двох електронів, розміщених на відстані 2 мкм.

2) два тіла, що мали заряди 9,3 нКл та   -1,3 нКл, доторкнули і розвели на відстань 2 см. Визначте силу і характер взаємодії між зарядженими тілами після дотику.