Қазақша рефераттар

Потенциалдар айырымы

Маңғыстау облысы, Маңғыстау ауданы, Шетпе – 1, Нұн Жұбаев атындағы орта мектеп

Физика пәнінің мұғалімі: Сарбас Айнұр Мәлікқызы

Ашық сабақ • Аралас сабақ

Электр өрісінің потенциалы. Суперпозиция принципі. Потенциалдар айырымы. Эквипотенциал беттер

Білімділік

Электр өрісінің потенциалын сипаттайтын шамалардың физикалық мағынасын түсіну және олардың өзара байланысын беретін формулаларды ажырату.

Дамытушылық

Оқушылардың жеке ойлау қабілетін дамыту, белсенділік пен қызығушылықты арттыру.

Тәрбиелік

Ғылыми дүниетанымды қалыптастыру, жауапкершілікке, тиянақтылыққа және еңбекқорлыққа тәрбиелеу.

Сабақ әдісі

Сұрақ-жауап, баяндау

Сабақ түрі

Аралас сабақ

Құралдар

Интерактивті тақта, оқулық, деңгейлік тапсырмалар

Сабақтың құрылымы

  1. IҰйымдастыру кезеңі: оқушыларды түгендеу, назарларын сабаққа аудару.
  2. IIҮй тапсырмасын тексеру.
  3. IIIӨткен тақырыптарға шолу.
  4. IVЖаңа сабақ.
  5. VБекіту сұрақтары.
  6. VIДеңгейлік тапсырмалар.
  7. VIIҚорытындылау.
  8. VIIIБағалау.
  9. IXҮй тапсырмасы: §8.7.

Үй тапсырмасын тексеру сұрақтары

1) S ауданды қиып өтетін N күш сызықтары неге тең?

N = EnS = EScosα

2) Гаусс теоремасы. Заңның математикалық өрнегі қандай?

Вакуумда кез келген тұйық беттен өтетін электр өрісі кернеулік векторының ағыны сол бет ішіндегі толық зарядқа пропорционал: N = 4πkq.

3) Тұйық беттен өтетін электр өрісі кернеулігінің ағыны неге тең?

N = q/(εε0)

4) Зарядталған шексіз жазықтықтың күш сызықтары қандай болады?

Күш сызықтары жазықтықтан басталып, оған перпендикуляр түзулер түрінде орналасады. Демек, жазықтықтың өрісі біртекті.

5) Зарядталған жазықтық өрісінің кернеулігі қандай формуламен өрнектеледі?

E = q/(2εε0S)

6) Беттік тығыздық дегеніміз не? Формуласы қандай?

Беттік тығыздық — беттің бірлік ауданына келетін заряд: σ = q/S.

Өткен тақырыптарға шолу

Негізгі анықтамалар

Электродинамика нені зерттейді?
Зарядталған денелер мен бөлшектер арасындағы электр өрісінің заңдылықтары мен қасиеттерін зерттейтін физика бөлімі.
Электростатика нені зерттейді?
Тыныштықтағы электр зарядтарын зерттейтін электродинамика бөлімі.
Электр өрісінің кернеулігі дегеніміз не?
Өрістің берілген нүктесінде орналасқан зарядқа әсер ететін күштің сол зарядқа қатынасы.
Күш сызықтары дегеніміз не?
Бағыты өріс нүктесіндегі кернеуліктің бағытымен сәйкес келетін жанамасы бар сызықтар.

Заңдар және өлшем бірліктері

Кулон заңы (мағынасы және өрнегі)
Вакуумдағы қозғалмайтын екі нүктелік зарядтың өзара әсерлесу күші зарядтар модульдерінің көбейтіндісіне тура, ал арақашықтықтарының квадратына кері пропорционал: F = k(q1q2)/r2.
Кулон (Кл) дегеніміз не?
1 А ток 1 с уақыт ішінде өткенде өткізгіш қимасы арқылы өтетін заряд: 1 Кл = 1 А·с.

Физикалық тұрақтылар

  • Элементар заряд e = 1.6×10−19 Кл
  • Коэффициент k = 9×109 Н·м2/Кл2
  • Электр тұрақтысы ε0 = 8.85×10−12 Кл2/(Н·м2)

Жаңа сабақ

Электр өрісінің потенциалы

Электр зарядтың потенциалдық энергиясы оның электр өрісіндегі орнына тәуелді. Сондықтан электр өрісінің нүктелерін энергетикалық тұрғыдан сипаттайтын шама енгіземіз. Электр өрісінде q зарядқа әсер ететін күш q-қа тура пропорционал болғандықтан, заряд орын ауыстырғанда өріс күштерінің атқаратын жұмысы да q-қа пропорционал болады: WB = φBq.

Анықтама: φ — электр өрісінің берілген нүктедегі потенциалы, яғни сол нүктедегі бірлік оң зарядтың потенциалдық энергиясы: φB = WB/q.

Бұл анықтамадан потенциал сан мәні жағынан бірлік оң зарядты берілген нүктеден шексіздікке алып шыққанда электр өрісі күштері атқаратын жұмысқа тең екені шығады. Егер өрісті туғызатын Q зарядтан 1-нүктеге дейінгі қашықтық r болса, онда: φ = Q/(4πε0r). Оң заряд үшін потенциал қашықтаған сайын кемиді, ал теріс заряд үшін, керісінше, артады.

Суперпозиция принципі (потенциал үшін)

Потенциал — скаляр шама. Сондықтан өрісті бірнеше заряд тудырса, кез келген нүктедегі потенциал сол нүктеде әр заряд тудыратын потенциалдардың алгебралық қосындысына тең:

φ = φ1 + φ2 + ⋯ + φn

Потенциалдар айырымы және кернеу

Өріс күштерінің жұмысын потенциалдар айырымы арқылы өрнектеуге болады. Сынақ заряды q 1-нүктеден 2-нүктеге орын ауыстырғанда өріс күштерінің атқаратын жұмысы: A12 = q(φ1 − φ2).

Кернеу: U12 = φ1 − φ2, сонда A = qU.

СИ жүйесінде кернеудің бірлігі: [U] = 1 Дж/Кл = 1 В. 1 В — 1 Кл зарядты екі нүкте арасында орын ауыстырғанда өріс 1 Дж жұмыс атқарса, сол нүктелер арасындағы кернеу.

Эквипотенциал беттер

Барлық нүктелеріндегі потенциалы бірдей болатын бет эквипотенциал бет деп аталады. Эквипотенциал бет үшін: φ = const.

  • Кернеулік сызықтары эквипотенциал беттерге перпендикуляр.
  • Заряд эквипотенциал бет бойымен орын ауыстырса, өріс күштерінің жұмысы нөлге тең.
  • Жұмыс жолдың пішініне тәуелсіз, тек бастапқы және соңғы потенциалдар айырымына тәуелді: A = q(φ1 − φ2).

Есте сақтаңыз: оң зарядтар үлкен потенциалдан кіші потенциалға қарай, ал теріс зарядтар кіші потенциалдан үлкен потенциалға қарай қозғалады.

Кернеулік пен кернеу арасындағы байланыс (біртекті өріс)

Пластиналар арасындағы кернеу U = φ1 − φ2 болсын. Сынақ зарядын бір пластинадан екіншісіне d арақашықтыққа орын ауыстырғанда: A = qU және A = Fd = qEd. Осыдан: E = U/d = (φ1 − φ2)/d.

Кернеуліктің СИ жүйесіндегі бірлігі: [E] = 1 В/м.

Бекіту сұрақтары

φ — өрістің потенциалы дегеніміз не? Формуласы қандай? Көрсету

Электр өрісінің берілген нүктедегі энергетикалық сипаттамасы. Формула: φ = W/q.

Өріс күштерінің атқаратын жұмысы неге тең? Көрсету

A = qU

U кернеудің өлшем бірлігі қандай? Көрсету

1 В = 1 Дж/Кл

Эквипотенциал беттер дегеніміз не? Көрсету

Барлық нүктелерінің потенциалы бірдей болатын бет.

Пластиналардың арасындағы кернеу неге тең? Көрсету

U = φ1 − φ2

Біртекті өрістің кернеулігі неге тең? Өлшем бірлігі қандай? Көрсету

E = U/d = (φ1 − φ2)/d, өлшем бірлігі: В/м.

Деңгейлік тапсырмалар

№1. Суперпозиция принципі

Электр өрісінің потенциалы үшін суперпозиция принципі:

φ = φ1 + φ2 + ⋯ + φn

№2. Жұмыс және кернеу

Потенциалдар айырымы U = 8 В болатын нүктелер арасында зарядты алып өткенде өріс A = 4 Дж жұмыс атқарады. Зарядты табыңыз: q = A/U = 0.5 Кл.

№3. Потенциалды анықтау

q = 3×10−5 Кл зарядтың белгілі бір нүктедегі потенциалдық энергиясы W = 9×10−3 Дж. Потенциал: φ = W/q = 3×102 В.

№4. Кернеуді табу

q = 0.012 Кл заряд орын ауыстырғанда өріс A = 0.36 Дж жұмыс жасайды. Потенциалдар айырымы: U = A/q = 30 В.

№5. Біртекті өріс

Екі электрленген пластина E = 25×103 В/м біртекті өріс тудырады. Арақашықтық d = 4 см болса, кернеу: U = Ed = 1000 В. q = 6×10−6 Кл зарядқа әсер ететін күш: F = Eq = 0.15 Н.

Қорытындылау

Потенциал — өрістің энергетикалық сипаттамасы, кернеу — потенциалдар айырымы, ал біртекті өрісте E = U/d байланысы орындалады.

Үй тапсырмасы

§8.7