Презентация на тему "Презентаціяз фізики на тему:Електричне поле"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Презентаціяз фізики на тему:Електричне поле

• 
  Слайд 2

  План

  1.Взаємодія електрично заряджених тіл. 2.Електричне поле. 3.Провідники та діелектрики в електричному полі. 4.Робота по переміщенню заряду в електричному полі. 5.Потенціал електричного поля. 6.Електроємність. 7.Використання конденсаторів у техніці. 8.Енергія електричного поля.

• 
  Слайд 3
  

  Основною характеристикою електромагнітної взаємодії є електричний заряд. Електричний заряд(q)– це фізична величина, яка кількісно характеризує електромагнітну взаємодію. Бувають частинки без електричного заряду, але не існує електричного заряду без частинки. Електричний заряд дискретний: існує елементарний електричний заряд, що дорівнює за абсолютним значенням заряду електрона e=1,6· 10-19Кл. Одиниця електричного заряду – кулон, [q]=1Кл. Числове значення електричного заряду 1 Кл дорівнює сумі зарядів 6,25· 1018 електронів. Наявність електричного заряду qу макротіл пояснюється нерівномірним перерозподілом позитивних і негативних дискретних елементарних зарядів. Електричний заряд q=ne, n – кількість елементарних нескомпенсованих зарядів. Явище нерівномірного перерозподілу позитивних і негативнихзарядів у макротілахназиваєтьсяелектризацією (електростатичноюіндукцією). Однойменнозарядженітілавідштовхуються, а різнойменно — притягаються. Наелектризуватитіломожнатертямабодотиком до електричнозарядженоготіла. Існують й іншіспособиелектризауіїтіл. Але з а будь-якого способу електризаціїтілелектричні заряди не виникають і не зникають, а лишеперерозподіляютьсяміжусіматілами, якіберуть участь в процесі. Цетвердженняназиваєтьсязаконом збереженняелектричного заряду.Математичновінформулюється так: Алгебраїчна сума електричних зарядів тіл, що утворюють замкнену систему при будь-яких взаємодіях залишається сталою: q1+q2+…qn=const. 1.Взаємодія електричнозарядженихтіл. Електричний заряд

• 
  Слайд 4
  

  Для опису взаємодії електричних зарядів вводиться поняття точковий електричний заряд. Точкові електричні заряди – це заряджені тіла, розміри яких малі порівняно з відстанню між ними. Кількісно взаємодію між точковими електричними зарядами описує закон, експериментально встановлений Ш. Кулоном у 1785р. Закон Кулона

• 
  Слайд 5
  

  Електромагнітна взаємодія між електрично зарядженими тілами відбувається через електромагнітне поле. Якщо в певній системі відліку електрично заряджені тіла нерухомі, то поле, що існує навколо них, називається електричним(електростатичним).Для дослідження електричного поля використовують так званий пробний електричний заряд. Пробнийелектричнийзаряд – позитивно зарядженетіло, власне поле якого не змінює поле, в яке він внесений. Головна властивість електричного поля – здатність діяти на внесені в нього електричні заряди з деякою силою. Силова характеристика електричного поля називається напруженістю поля і позначається буквою Е. Напруженістьполя – цевекторнавеличина, чисельнорівнасилі, щодіє на одиничнийпозитивнийточковий заряд, поміщений у дану точку поля.Напрямок вектора напруженостізбігається з напрямкомдіїсили. ПРИНЦИП СУПЕРП0ЗИЦІЇ ( накладання) полів: Принцип суперпозиції застосовується, коли електричне поле створено не одним зарядженим тілом, а кількома. Напруженість поля, створеного системою нерухомихзарядів, рівнавекторнійсумінапруженостейелектричнихполів, створенихкожним із цихзарядівокремо. Цим пояснюється те, що напруженість електричного поля навколо тіла, до складу якого входять і позитивно, і негативно заряджені частинки, може дорівнювати нулю, і тіло в цілому буде електронейтральним. 2.Електричнеполе.

• 
  Слайд 6
  

  Електростатичне поле наочноможназображувати за допомогоюлінійнапруженостіелектричного поля (силовихліній). Напрям силових ліній збігається з напрямом вектора напруженості. У випадку точкових зарядів силові лінії напрямлені від позитивного заряду і закінчуються у нескінченності(мал.3, а) або починаються у нескінченності і йдуть до негативного заряду(мал.3, б). Складніше провести лінії напруженості, коли поле створено кількома зарядами, наприклад двома. Така система називається диполем. В такому випадку лінії напруженості проводять так, щоб вектори напруженості були напрямлені по дотичній(мал. 3, в). а б в Мал.3. лінії напруженості точкових зарядів(а, б), диполя(в) Поле, напруженість якого у всіх точках однакова за модулем і напрямком, називають однорідним електростатичним полем. Прикладом такого поля є поле між зарядженими пластинами (мал. 4, а). а б в Мал.4 Графічне зображення електричних полів: а – двох пластин, заряджених різнойменними зарядами однакової величини; б – однакових за значенням однойменних зарядів; в – однакових за значенням різнойменних зарядів. Графічнезображенняелектричнихполів

• 
  Слайд 7
  

  Електростатичнаіндукція Усіречовини за їхздатністюпроводитиелектричний струм поділяються на провідники, діелектрики та напівпровідники. До провідників належать речовини, якімаютьзарядженічастинки, щоздатнірухатисьвпорядковано по всьомуоб'ємутілапіддієюелектричного поля. Заряди цихчастинокназиваютьвільними зарядами. Провідниками є всі метали, деякіхімічнісполуки, воднірозчини солей, кислот, лугів, розплави солей, іонізовані гази. У металахносіямивільнихзарядів є вільніелектрони. Їхназиваютьелектронамипровідності. 3.Провідники та діелектрики в електричномуполі. Якщопоміститинезарядженийметалевийпровідник в одноріднеелектростатичне поле то піддією поля в ньомувиникневпорядкованийрухвільнихелектронів у напрямі, протилежномунапрямунапруженостіцього поля. Електронинакопичуватимуться на одному боціпровідника й утворять там надлишковийнегативний заряд, а їх недостача на іншомубоціпровідникаприведе до утворення там надлишкового позитивного заряду, тобто в провідникувідбудетьсярозподілзарядів. Цінескомпенсованірізнойменні заряди з'являться на провідникулишепіддієюзовнішньогоелектричного поля, тобтотакі заряди є індукованими, наведеними. А в ціломупровідниклишаєтьсянезарядженим. Нескомпенсованіелектричні заряди, щоз'явилися на протилежнихчастинахпровідника, створюютьсвоєвласнеелектричне поле всерединіпровідниканапруженістюЕвн, яка напрямленапроти Е зовнішнього поля. У результатіпереміщеннявільнихносіїв заряду і накопиченняїх на протилежнихчастинахпровідниканапруженістьвнвнутрішнього поля збільшується і, нарешті, дорівнюватиме за модулем напруженості 0 зовнішнього поля. Це приводить до того, щонапруженістьрезультуючого поля всерединіпровідникадорівнюватиме нулю. При цьомунаступаєрівновагазарядів на провіднику. Мал.5 Провідник у зовнішньому електричному полі Такийвид електризації, за якогопіддієюзовнішніхелектричнихполіввідбуваєтьсяперерозподілзарядівміжчастинамипевноготіла, називаютьелектростатичноюіндукцією. За умовирівновагизарядів на провіднику весь нескомпенсований заряд знаходитьсятільки на зовнішнійповерхніпровідника, а в серединіпровідникаелектричного поля немає. Цеявищевикористовують для створенняелектростатичногозахисту – захистувіддіїелектричного поля. На практиціцевикористовується для захистувід потужного електричного поля радіолокаторів та радіостанцій, випромінюванняякихможезашкодитиздоров'ю; для запобіганнядіїелектричного поля на чутливіприлади. Електростатичний захист

• 
  Слайд 8
  

  Діелектрикамиабоізолятораминазиваютьтакітіла, через якіелектричні заряди не можутьпереходитивідзарядженоготіла до незарядженого. Цявластивістьдіелектриківзумовленатим, що у них за певних умов немаєвільнихносіїв заряду. Якщоумовизмінюються, наприклад, під час нагрівання, в діелектрикуможутьвиникнутивільніносії заряду і вінпочнепроводитиелектрику. До діелектриків належать гази, скло, пластмаса, полімерніречовини. Діелектрикиподіляють на два види: 1) полярні, якіскладаються із молекул, у якихцентрирозподілупозитивних і негативнихзарядів не збігаються (вода, спирти та ін.); 2) неполярні, щоскладаються з атомівабо молекул, у якихцентрирозподілупозитивних і негативнихзарядівзбігаються (бензол, інертні гази, поліетилен та ін.). Поляризація діелектриків Видидіелектриків Усерединідіелектрикаелектричне поле можеіснувати. Притяганнянезарядженоготіла (діелектрика) до зарядженоготілапояснюєтьсятим, що в електричномуполівідбуваєтьсяполяризаціядіелектрика, тобтозміщення в протилежні боки різнойменнихзв'язанихзарядів, щовходять до складу атомів і молекул таких речовини. Молекули полярних діелектриків – це електричні диполі(Мал.6,а). Якщополярнийдіелектрикопустити в електричне поле, то йогомолекулипочинаютьповертатисясвоїми позитивно зарядженими сторонами до негативно заряджених пластин, а негативно зарядженими - до позитивно заряджених(Мал.6,б). У результаті на поверхнідіелектрикавиникаєдосить тонкий шар зарядівпротилежнихзнаків, які й створюютьзустрічнеполе(Мал.6,в). Однак на відмінувідпровідниківце поле вженездатнеповністюскомпенсуватизовнішнє, а лишепослаблюєйого. а б в Мал.6 Якщо ж в електричне поле поміститинеполярнийдіелектрик, то його молекула деформується, в результатічоговінстає схожим на полярний.(Мал.7) Мал. 7 Діелектрична проникність Для характеристики електричнихвластивостейдіелектриків уведено особливу величину, яку називаютьдіелектричноюпроникністю. Цефізична величина, яка показує, у скількиразівнапруженістьелектричного поля всерединідіелектрикаменшавіднапруженості поля у вакуумі.

• 
  Слайд 9
  

  Силове поле, в якому робота не залежить від траєкторії, називається потенціальним. У кожній точці поля тіло має певну потенціальну енергію відносно вибраного нульового рівня. Значення потенціальної енергії тіла в заданій точці простору визначається роботою поля по переміщенню тіла з цієї точки на нульовий рівень. Робота по переміщенню визначається формулою A=Fscos, де  - кут між векторами сили та переміщення 4.Робота по переміщеннюзаряду в електричномуполі. В однорідномуелектричномуполі робота електростатичних сил не залежитьвідформитраєкторії (Мал.9) Відповідно робота по переміщенню заряду замкненоютраєкторієюдорівнює нулю. Електростатичнісиливзаємодіїміжнерухомимиточковими зарядами є консервативними. А поле консервативних сил є потенціальним. Отжеелектричне поле – потенціальне. І робота сил електричного поля може бути визначена через змінупотенціальноїенергіїточкового заряду в цьомуполі.

• 
  Слайд 10
  

  Потенціал. Еквіпотенціальні поверхні Потенціал електричного поля φ– скалярна енергетична характеристика, що визначається відношенням потенціальної енергії W позитивного заряду q в даній точці поля до величини цього зарядуОдиниця потенціалу – вольт, [φ]=1В. Геометричнемісцеточок поля, потенціалиякиходнакові, називаєтьсяеквіпотенціальноюповерхнею, абоповерхнеюрівногопотенціалу(Мал.10, а,б). Еквіпотенціальні поверхні використовують для наочного зображення електричних полів. Силові лінії завжди перпендикулярні до еквіпотенціальних поверхонь. Тобто робота сил поля з переміщення заряду по еквіпотенціальній поверхні дорівнює нулю.У випадку накладання полів потенціал електричного поля дорівнює алгебраїчній сумі потенціалів полів, створених окремими зарядами,φ= φ1+φ2+…. Поверхні таких систем мають складну форму(Мал.10,с) Різниця потенціалів Практичне значення має не сам потенціал а зміна (різниця) потенціалу φ1-φ2 , яка не залежить від вибору нульового рівня відліку потенціалу. Різницю потенціалів φ1-φ2ще називають напругою і позначають U. Напруга U – це фізична величина, яка визначається роботою електричного поля по переміщенню одиничного позитивного заряду між двома точками поля,. Одиниця напруги, як і потенціалу, - вольт, [U]=1В. Зв’язок напруженості електричного поля з напругою Із формули Ed=U випливає: Чим менше змінюється потенціал на відстані d, тим меншою є напруженість електричного поля; Якщо потенціал не змінюється, то напруженість дорівнює нулю; Напруженість електричного поля напрямлена в бік зменшення потенціалу. 5.Потенціал електричного поля Мал.11

• 
  Слайд 11
  

  Електроємність C– скалярна фізична величина, що характеризує здатність провідників накопичувати і утримувати певний електричний заряд. Вона вимірюється відношенням заряду q, який надали відокремленому провідникові, до його потенціалу φ , Одиниця електроємності – фарад, [C]=1Ф. Слід зазначити, що ємність 1Ф є дуже великою. Тому на практиці найчастіше використовують мікро- та піко- фаради: 1мкФ=10-6Ф, 1пФ=10-12Ф. Ємність провідника залежить від його розмірів і форми. Але не залежить від матеріалу, агрегатного стану, форми і розмірів порожнини всередині провідника. Провідник електризується через вплив, отже електроємність провідника залежить від розміщення поблизу нього інших провідників і навколишнього середовища. При збільшення електроємності системи провідників зменшується потенціал. Конденсатор. Електроємність плоского конденсатора. Конденсатори – церадіоелементи з зосередженоюелектричноюємністю, утвореноюдвомаабобільшоюкількістюпровідників(обкладок), розділенихдіелектриком (спеціальним тонким папером, слюдою, керамікою і т. д.). Конденсатори широко використовуються у радіотехніці як пристрої для накопичення та утримування електричного заряду. Ємність конденсатора залежитьвідрозмірів (площі) обкладок, відстаніміж ними і властивостейдіелектрика. Діелектрикміж обкладками відіграєпровідну роль: по-перше, вінзбільшуєелектроємність, по-друге, недає зарядам нейтралізуватися. Тому діелектричнапроникність і електричнаміцніть на пробій (пробійдіелектрикаозначає,щовінстаєпровідним) повинні бути високими. Щобзахистити конденсатор відмеханічнихзовнішніхвпливів, йоговставляють у корпус. Накопичення заряду на обкладках конденсатора називають його заряджанням. Щоб зарядити конденсатор, його обкладки приєднують до джерела напруги. Ємність конденсатора визначають за формулою Залежно від обкладок конденсатори бувають плоскі, циліндричні й сферичні. Як діелектрик у них використовують парафіновий папір, слюду,повітря, пластмасу, кераміку тощо. Типовий плоский конденсатор складається з двох металевих пластин площеюS, простір між якими розділений діелектриком товщиною d. Ємність 1)плоского, 2) циліндричного та 3) сферичного конденсаторів можна обчислити за формулами: 1) 2) 3) 6.Електроємність.

• 
  Слайд 12
  

  Види конденсаторів Конденсатори широко використовуються в електро і радіотехніці. Залежно від технічних вимог виготовляють конденсатори різного типу. За призначеням їх поділяють на чотири види: а)нерегульовані, або постійної ємності; б)регульовані, або змінної ємності; в)електролітичні; г)варіконди, в яких електроємність залежить від напруги. За будовою конденсатори бувають: паперові, слюдяні, керамічні, електролітичні та ін.(Мал.12) У радіотехніці часто використовують конденсатори змінної ємності. За їх допомогою можна регулювати настройку радіоприймача на відповідну частоту. 7.Використання конденсаторів у техніці. Мал.12

• 
  Слайд 13
  

  З’єднання конденсаторів Щоб отримати потрібну електроємність, конденсатори з’єднують у групу, яка називається батареєю. Конденсаториз’єднуютьу батареїпаралельноабопослідовно. Паралельнимназиваютьтакез’єднанняконденсаторів, за якоговсі позитивно заряджені обкладки приєднані до одного дроту, а негативно заряджені – до другого. У такому разінапруги на всіх конденсаторах однаковіU1=U2=…=Un, а заряд на батареїдорівнюєсумізарядів на окремих конденсаторах q б = q 1+ q2 + … + qn. Електроємністьбатареїпаралельноз’єднанихконденматорівможнаобчислити за формулою: Сб = С1+С2+…+СnДля паралельного з’єднанняелектроємність батареї більша за найбільшу з електроємностей окремих конденсаторів. Послідовним називається з’єднанняконденсаторів, за якого негативно заряджена обкладка попереднього конденсатора з’єднується з позитивно зарядженою обкладкою наступного. Заряди усіх конденсаторів при послідовномуз’єднанніоднакові , відповіднооднаковимибудуть і потенціали обкладок, з’єднанихміж собою провідниками. Для послідовного з’єднання електроємність батареї менша за найменшу з електроємностей окремих конденсаторів. Виготовляючи конденсатори великої ємності, користуються паралельним з’єднанням(Мал.13). Такийспосіб з’єднання дає економію в матеріалі. Кількість конденсаторів у такому з’єднанні на один менша ніж пластин. Тому для розрахунку його ємності користуються формулоюСб=(n-1)C. Мал.13

• 
  Слайд 14
  

  8.Енергія електричного поля. Поле плоского конденсатора в основному локалізованеміж пластинами, однакпоблизукраїв пластин і в оточуючомупросторітакожвиникаєпорівнянослабкеелектричне поле – розсіянеелектричне поле (Мал.14). Мал.14 Але при розв’язуванні задач можнанехтуватирозсіяним полем і вважати, щоелектричне поле плоского конденсатора цілкомзосередженеміжйогообкладками(Мал.15). Мал.15 Для того щобзарядити конденсатор, потрібноздійснити роботу з розділенняпозитивних і негативнихзарядів. Процес зарядки конденсатора можнауявити як послідовнеперенесеннядостатньомалихпорцій заряду з однієї обкладки на іншу(Мал.16). Згідно із законом збереженняенергії конденсатор дістав запас енергії, щодорівнюєроботі, яку здійснилопід час зарядки конденсатора джерело струму, перемістивши на обкладки конденсатора заряд q: де , оскількирізницяпотенціалівміж ластинами конденсатора в процесі зарядки змінюваласялінійно. Тому . Оскільки ,то або . Електричнаенергія зосереджена в електричному полі, отже Густину енергії електричного поля можна обчислити за формулою Мал. 16

• 
  Слайд 15
  

  Виконала: учениця 11 класу Межирічківської ЗШ l-lll ступенів Іванчишина Надія