Өрістің жұмысын есепте
Ақтөбе қаласы, №40 орта мектеп
Физика пәнінің мұғалімі: Бурибасова Гүлжамал Аманжановна
Сабақ түрі
Аралас сабақ (СТО технологиясы)
Әдісі
Баяндау, жаттығулар, есеп шығару
Көрнекілігі
Плакат, интерактивті тақта, видеопроектор
Сабақтың мақсаты
Білімділік
- Электр өрісі нүктелерінің энергетикалық сипаттамасын енгізу.
- Нүктелік заряд өрісінің потенциалының формуласын түсіндіру.
- Потенциалдар айырымының физикалық мағынасын ұғындыру.
- Эквипотенциал бет ұғымын қалыптастыру.
Дамытушылық
- Оқушылардың танымдық белсенділігін арттыру.
- Есеп шығару дағдыларын дамыту.
Тәрбиелік
- Жауапкершілікке тәрбиелеу.
- Тиянақтылық пен еңбексүйгіштікке баулу.
Сабақ барысы
I. Ұйымдастыру кезеңі
Сыныптың сабаққа дайындығын тексеру, мақсат-міндеттерді қысқаша нақтылау.
II. Үй тапсырмасын тексеру
Қызығушылықты ояту: «Таңдап алу»
Әр ұғымға сәйкес келетін анықтаманы тауып, таңдаңыз.
| № | Ұғым / сұрақ | Жауап нұсқалары |
|---|---|---|
| 1 | Біртекті электр өрісі кезіндегі жұмыстың формуласы |
A = qEL cosα
A = qEL
|
| 2 | Зарядталған денеден шексіз алыстағы нүктедегі зарядтың потенциалдық энергиясы | W∞ = 0 |
| 3 | Электр өрісі күштерінің жұмысы қай кезде нөлге тең? | Контур тұйықталған болса |
| 4 | Электр зарядтарының кеңістіктегі таралуы уақыт бойынша өзгермейтін өріс | Электростатикалық өріс |
| 5 | Жұмысы жолдың пішініне тәуелсіз болатын өріс | Консервативті күштер өрісі |
| 6 | Электростатикалық күштің жұмысы | Потенциалдық энергияның өзгерісіне байланысты |
Есеп (жылыту тапсырмасы)
Кернеулігі 60 кВ/м біртекті өрісте 5 нКл заряд орын ауыстырады. Орын ауыстыру модулі 20 см, ол күш сызықтарының бағытымен 60° бұрыш жасайды. Өрістің жұмысын есептеңіз.
III. Жаңа сабақ: мағынаны тану
Электр өрісіне енгізілген зарядталған денеге өріс тарапынан күш әсер етеді. Күштің әсерінен дене орын ауыстырып, жұмыс атқарылады. Осыдан электр өрісінің энергетикалық сипаттамасы енгізіледі: потенциал.
Негізгі байланыстар
ABC = WB − WC
φ = W / q
Демек, потенциал — берілген нүктедегі бірлік оң зарядқа сәйкес келетін потенциалдық энергия.
Нүктенің потенциалы сан мәні жағынан бірлік оң зарядты осы нүктеден шексіздікке алып шыққанда, электр өрісі күштерінің атқаратын жұмысына тең.
Нүктелік заряд потенциалы
φ(r) = q / (4π ε0 r)
Мұнда r — зарядтан қарастырылып отырған нүктеге дейінгі қашықтық. Осы формула шар бетінде біркелкі таралған q заряд үшін де (шардан тыс аймақта) қолданылады: r — шар центрінен қашықтық.
Потенциалдың қасиеттері
- Оң зарядтың потенциалы зарядтан алыстаған сайын кемиді.
- Теріс зарядтың потенциалы алыстаған сайын артады.
- Потенциал — скаляр шама.
Суперпозиция принципі
Өрісті бірнеше заряд тудырса, кез келген нүктедегі потенциал сол нүктеде әр заряд тудыратын потенциалдардың алгебралық қосындысына тең:
φ = Σ φi
Эквипотенциал бет
Потенциалы бірдей нүктелер жиыны эквипотенциал бет деп аталады. Нүктелік заряд үшін бұл — заряд центрінде жатқан радиусы r сфера беті.
φ = const
Эквипотенциал бет пен кернеулік сызықтары
Электр өрісінің кернеулік сызықтары эквипотенциал беттерге перпендикуляр. Сондықтан заряд эквипотенциал бет бойымен орын ауыстырса, өріс күштерінің жұмысы нөлге тең.
Зарядты бір эквипотенциал беттен екіншісіне көшіргендегі жұмыс тек бастапқы және соңғы нүктелердің потенциалдар айырымына тәуелді. Демек, жұмыс жолдың пішініне тәуелсіз.
Есте сақтаңыз: оң зарядтар үлкен потенциалдан кіші потенциалға қарай, ал теріс зарядтар кіші потенциалдан үлкен потенциалға қарай орын ауыстыруға бейім.
Кернеулік пен кернеу арасындағы байланыс
E = U / d = (φ1 − φ2) / d
Кернеуліктің өлшем бірлігі: В/м (вольт/метр).
IV. Бекіту
Электр өрісін сипаттайтын физикалық шамаларды байланыстыратын негізгі формулаларды жазыңыз (A, W, q, φ, U, E байланыстары).
V. Кітаппен жұмыс: есептер
№1
Өрістің екі нүктесінің арасында 0,012 Кл заряд орын ауыстырғанда өріс 0,36 Дж жұмыс жасайды. Сол нүктелердің потенциалдар айырымы неге тең?
№2
1,3 × 10−7 Кл зарядты шексіздіктен электр өрісінің белгілі бір нүктесіне көшіргенде істелген жұмыс 6,5 × 10−5 Дж. Өрістің осы нүктесінің потенциалын табыңыз.
№3
Зарядты жерден потенциалы 1000 В болатын өрістегі нүктеге көшіргенде 1 × 10−5 Дж жұмыс істеледі. Зарядтың шамасын табыңыз.
№727 (Рымкевич, есептер жинағы)
20 нКл заряд потенциалы 700 В нүктеден потенциалы 200 В нүктеге орын ауыстырғанда өріс қандай жұмыс істейді? Потенциалы 100 В нүктеден 400 В нүктеге орын ауыстырғанда ше?
№728
Кернеулігі 1 кВ/м біртекті электр өрісінде күш сызықтарының бағытымен −25 нКл зарядты 2 см-ге жылжытқан. Өрістің жұмысын, заряд пен өрістің өзара әсерінің потенциалдық энергиясының өзгерісін, сондай-ақ орын ауыстырудың бастапқы және соңғы нүктелерінің арасындағы кернеуді табыңыз.
Қорытынды, бағалау, үйге тапсырма
- Негізгі ұғымдарды қорытындылау: потенциал, потенциалдар айырымы, эквипотенциал бет, кернеулік–кернеу байланысы.
- Оқушылардың жұмысына кері байланыс беру және бағалау.
- Үй тапсырмасын беру (оқулықтағы тақырыпты қайталау және есептер).