Қазақша рефераттар

Электр өрісінің кернеулігі және потенциалы

Сабақтың тақырыбы

Электр өрісінің кернеулігі және потенциалы. Суперпозиция принципі.

Мақсаты (білімділік)

Электр өрісі және кернеулік ұғымдарын түсіндіру; өрісті графикалық (күш сызықтары арқылы) және математикалық түрде сипаттау.

Мақсаты (дамытушылық)

Есеп шығару арқылы білімді бекіту және тереңдету; векторлық шамалармен жұмыс істеу дағдысын дамыту.

Мақсаты (тәрбиелік)

Теориялық білімді саналы түрде меңгеруге ұмтылыс қалыптастыру.

Сабақтың түрі

Жаңа интерактивті сабақ.

Сабақтың әдіс-тәсілдері

Жекелей жұмыс, топтық жұмыс.

Құрал-жабдықтар

  • Компьютер, интерактивті тақта
  • 10-сыныпқа арналған электронды оқулық
  • Есептер жинағы, деңгейлік есептер
  • Үлестірме қағаздар, видео үзінділер
  • Электроскоп, султанчиктер
  • Электрофор машинасы, қосатын сымдар
  • Эбонит, шыны, пластмасса таяқшалар
  • Ғалымдар портреттері

Сабақ барысы

1) Ұйымдастыру кезеңі

Сыныптың дайындығын тексеру, оқу мақсаттарын қысқаша хабарлау, жұмыс форматын нақтылау.

2) Өткен тақырыпты пысықтау сұрақтары

  1. 1Электродинамика дегеніміз не?
  2. 2Электростатика нені зерттейді?
  3. 3Электр заряды (электр мөлшері) q дегеніміз не?
  4. 4Дененің электрленуі кезінде электр зарядының сақталу заңы қалай тұжырымдалады?
  5. 5Кулон заңы — электростатиканың негізгі заңы. Оның мағынасы қандай?

Жаңа сабақ: негізгі ұғымдар

Фарадей және өріс идеясы

Ұлы ағылшын ғалымы Майкл Фарадей электр зарядтары бір-біріне тікелей әсер етпейді деген болжам ұсынды. Әрбір заряд өзін қоршаған кеңістікте электр өрісін тудырады. Бір зарядтың өрісі екінші зарядқа әсер етеді және керісінше. Зарядтан алыстаған сайын өрістің әсері әлсірейді.

Максвеллдің тұжырымы

Джеймс Клерк Максвелл электромагниттік әсерлесудің кеңістікте ақырлы жылдамдықпен таралатынын теориялық дәлелдеді. Бұл жылдамдық бостықтағы жарық жылдамдығына тең: 300 000 км/с.

Электростатикалық өріс

Электромагниттік өрістің негізгі қасиеті — оның электр зарядтарына белгілі бір күшпен әсер етуі. Қозғалмайтын зарядтардың электр өрісі электростатикалық өріс деп аталады: ол тек электр зарядтарынан пайда болады және уақыт бойынша өзгермейді. Электр өрісі зарядтарды қоршаған кеңістікте бар болып, олармен үздіксіз байланыста болады.

Электр өрісінің кернеулігі

Электр өрісінің кернеулігі — берілген нүктедегі электр өрісін сипаттайтын векторлық шама. Ол сол нүктеге қойылған сынақ (нүктелік) зарядқа әсер ететін күштің заряд шамасына қатынасына тең:

E = F / q

Бағыты: E векторы оң зарядқа әсер ететін күш бағытымен бағыттас, ал теріс заряд үшін — оған әсер ететін күш бағытына қарама-қарсы.

Кернеулік — электр өрісінің күштік сипаттамасы.

Өрістің зарядқа әсер ететін күші:

F = qE

Біртекті электр өрісі

Егер электр өрісінің кернеулігі кеңістіктің барлық нүктесінде бірдей болса, онда ол біртекті өріс деп аталады.

Күш сызықтары (кернеулік сызықтары)

Электр өрісінің күш сызықтары — әрбір нүктесіндегі жанама бағыты өріс кернеулігі векторының бағытымен сәйкес келетін сызықтар. Күш сызықтары тұйықталмайды: олар оң зарядтан басталып, теріс зарядта аяқталады.

  • Күш сызықтары үздіксіз және қиылыспайды.
  • Зарядталған денелер маңында күш сызықтарының тығыздығы жоғары болады, демек кернеулік те үлкен.
  • Біртекті өрісте күш сызықтары параллель, ал олардың тығыздығы тұрақты.

Өрістердің суперпозиция принципі

Кеңістіктің берілген нүктесінде бірнеше заряд өріс тудырса, онда сол нүктедегі қорытқы кернеулік жеке өрістер кернеуліктерінің векторлық қосындысына тең:

E⃗ = E⃗1 + E⃗2 + … + E⃗n

Қорытындылау және есептер

Сабақты қорытындылау

Тақырыпты қайталау және есептер шығару: 3.25–3.35.

Есеп 1

Екі нүктелік заряд ауада бір-бірінен 20 см қашықтықта белгілі бір күшпен әсерлеседі. Сол күш майда да өзгермей сақталуы үшін зарядтардың арақашықтығы қандай болуы керек?

Берілгені: r_a = 0.2 м, ε_a = 1, ε_m = 5.

Кулон заңы бойынша F ∝ 1/(εr²). Шарт: F_a = F_m.

Осыдан: r_m = r_a / √ε_m.

Жауабы: r_m ≈ 8.9 см.

Есеп 2

Тепе-теңдік күйде болуы үшін көлемі 9 мм³ темірден жасалған кішкене бөлшек керосинге батырылған зарядталған A шариктен қандай қашықтықта орналасуы керек? Шарик заряды 7 нКл, бөлшек заряды 2.1 нКл. Темірдің тығыздығы 7800 кг/м³, керосиннің тығыздығы 800 кг/м³, керосиннің диэлектрлік өтімділігі 2.1.

Тепе-теңдік шарты: бөлшекке әсер ететін барлық күштердің векторлық қосындысы нөлге тең.

Архимед күші

F_арх = ρ_k g V

Кулон күші

F_k = k q1 q2 / (ε r²)

Жауабы: бөлшек A шариктен шамамен 1 см қашықтықта орналасуы керек.

Есеп 3

Екі нүктелік зарядтың ортасындағы нүктеде электр өрісінің кернеулігін табыңыз: q1 = 8·10⁻⁹ Кл, q2 = −6·10⁻⁹ Кл. Зарядтар арақашықтығы 10 см.

Әр заряд тудыратын өріс модулі: E = k|q|/r². Орталық нүкте екі зарядтың дәл ортасында болғандықтан, r = 0.05 м.

Зарядтардың таңбалары әртүрлі (бірі оң, бірі теріс), сондықтан орталық нүктедегі өріс векторлары бір бағытта бағытталып, қосылады (суперпозиция принципі).

Жауабы: E = 5.04·10⁴ В/м.

Үй жұмысы

3.40–3.42 есептерін орындау.