🗊Презентация Электрическое поле. Подготовка к ЕГЭ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ Подготовка к ЕГЭ Учитель: Попова И.А. МОУ СОШ № 30 Белово 2010

Цель: повторение основных понятий, законов и формул ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ в соответствии с кодификатором ЕГЭ. Элементы содержания, проверяемые на ЕГЭ 2010: Электризация тел Взаимодействие зарядов. Два вида заряда Закон сохранения электрического заряда Закон Кулона Действие электрического поля на электрические заряды Напряженность электрического поля Принцип суперпозиции электрических полей Потенциальность электростатического поля Потенциал электрического поля. Разность потенциалов Проводники в электрическом поле Диэлектрики в электрическом поле Электрическая емкость. Конденсатор Энергия электрического поля конденсатора

Электризация тел Электрический заряд (q или Q)– это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия

Электризация тел Носителями зарядов являются элементарные частицы Электрические заряды протона и электрона по модулю в точности одинаковы и равны элементарному заряду e. e = 1,602177·10–19 Кл ≈ 1,6·10–19 Кл

Взаимодействие зарядов. Два вида заряда Электрический заряд (q или Q)– это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия

Закон сохранения электрического заряда - один из фундаментальных законов природы В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной: q1 + q2 + q3 + ... +qn = const (в замкнутой системе тел не могут наблюдаться процессы рождения или исчезновения зарядов только одного знака)

Закон Кулона Точечным зарядом называют заряженное тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь. Закон Кулона: Силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними: Силы взаимодействия подчиняются третьему закону Ньютона: Закон Кулона хорошо выполняется для точечных зарядов В Международной системе СИ за единицу заряда принят кулон (Кл). Коэффициент k в системе СИ обычно записывают в виде:

Закон Кулона Закон Кулона: Силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними: Кулоновского взаимодействия подчиняются принципу суперпозиции: Если заряженное тело взаимодействует одновременно с несколькими заряженными телами, то результирующая сила, действующая на данное тело, равна векторной сумме сил, действующих на это тело со стороны всех других заряженных тел.

Действие электрического поля на электрические заряды Электрическое поле — особая форма поля, существующая вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также в свободном виде в электромагнитных волнах. Электрическое поле непосредственно невидимо, но может наблюдаться по его действию и с помощью приборов. Основным действием электрического поля является ускорение тел или частиц, обладающих электрическим зарядом. Электрическое поле можно рассматривать как математическую модель, описывающую значение величины напряженности электрического поля в данной точке пространства. Электрическое поле является одной из составляющих единого электромагнитного поля и проявлением электромагнитного взаимодействия.

Напряженность электрического поля Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика напряженность электрического поля. Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда:

Принцип суперпозиции электрических полей Принцип суперпозиции: напряженность электрического поля, создаваемого системой зарядов в данной точке пространства, равна векторной сумме напряженностей электрических полей, создаваемых в той же точке зарядами в отдельности: Для наглядного представления электрического поля используют силовые линии

Силовые линии электрических полей Силовые линии кулоновских полей

Потенциальность электростатического поля При перемещении пробного заряда q в электрическом поле электрические силы совершают работу. Работа сил электростатического поля при перемещении заряда из одной точки поля в другую не зависит от формы траектории, а определяется только положением начальной и конечной точек и величиной заряда. Работа сил электростатического поля при перемещении заряда по любой замкнутой траектории равна нулю.

Потенциальность электростатического поля При перемещении пробного заряда q в электрическом поле электрические силы совершают работу. Работа сил электростатического поля при перемещении заряда из одной точки поля в другую не зависит от формы траектории, а определяется только положением начальной и конечной точек и величиной заряда.

Потенциальность электростатического поля Силовые поля, работа сил которых при перемещении заряда по любой замкнутой траектории равна нулю, называют потенциальными или консервативными. Потенциальная энергия заряда q, помещенного в любую точку (1) пространства, относительно фиксированной точки (0) равна работе A10, которую совершит электрическое поле при перемещении заряда q из точки (1) в точку (0): Wp1 = A10

Потенциал электрического поля. Разность потенциалов Физическую величину, равную отношению потенциальной энергии электрического заряда в электростатическом поле к величине этого заряда, называют потенциалом φ электрического поля: Потенциал φ является энергетической характеристикой электростатического поля. В Международной системе единиц (СИ) единицей потенциала является вольт (В): 1 В = 1 Дж / 1 Кл.

Потенциал электрического поля. Разность потенциалов Для наглядного представления электрического поля наряду с силовыми линиями используют эквипотенциальные поверхности. Поверхность, во всех точках которой потенциал электрического поля имеет одинаковые значения, называется эквипотенциальной поверхностью или поверхностью равного потенциала.

Проводники в электрическом поле Основная особенность проводников – наличие свободных зарядов (электронов), которые участвуют в тепловом движении и могут перемещаться по всему объему проводника. Типичные проводники – металлы. Электростатическая индукция - перераспределение свободных зарядов в проводнике, внесенном в электрическое поле, в результате чего на поверхности проводника возникают нескомпенсированные положительные и отрицательные заряды. Индукционные заряды создают свое собственное поле которое компенсирует внешнее поле во всем объеме проводника: (внутри проводника). Полное электростатическое поле внутри проводника равно нулю, а потенциалы во всех точках одинаковы и равны потенциалу на поверхности проводника.

Проводники в электрическом поле Все внутренние области проводника, внесенного в электрическое поле, остаются электронейтральными На этом основана электростатическая защита – чувствительные к электрическому полю приборы для исключения влияния поля помещают в металлические ящики

Диэлектрики в электрическом поле В диэлектриках (изоляторах) нет свободных электрических зарядов. Заряженные частицы в нейтральном атоме связаны друг с другом и не могут перемещаться под действием электрического поля по всему объему диэлектрика. Связанные заряды создают электрическое поле которое внутри диэлектрика направлено противоположно вектору напряженности внешнего поля. Этот процесс называется поляризацией диэлектрика. Полное электрическое поле внутри диэлектрика оказывается по модулю меньше внешнего поля Физическая величина, равная отношению модуля напряженности внешнего электрического поля в вакууме к модулю напряженности полного поля в однородном диэлектрике, называется диэлектрической проницаемостью вещества.

Электрическая емкость. Конденсатор Электроемкостью системы из двух проводников называется физическая величина, определяемая как отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов Δφ между ними: В системе СИ единица электроемкости называется фарад (Ф): Конденсатором называется система двух проводников, разделенных слоем диэлектрика, а проводники, составляющие конденсатор, называются обкладками

Электрическая емкость. Конденсатор

Электрическая емкость. Конденсатор

Энергия электрического поля конденсатора Энергия заряженного конденсатора равна работе внешних сил, которую необходимо затратить, чтобы зарядить конденсатор.

Рассмотрим задачи: ЕГЭ 2001-2010 (Демо, КИМ) ГИА-9 2008-2010 (Демо)

ГИА 2008 г. 9. К незаряженному проводнику АВ поднесли, не касаясь его, положительно заряженную стеклянную палочку (рис. 1). Затем, не убирая палочку, разделили проводник на две части (рис. 2). Какое утверждение о знаках зарядов частей А и В после разделения будет верным? Обе части будут иметь положительный заряд. Обе части будут иметь отрицательный заряд. Часть В будет иметь положительный заряд, часть А – отрицательный. Часть В будет иметь отрицательный заряд, часть А – положительный.

(ГИА 2009 г.) 9. На рисунке изображены одинаковые электрометры, соединенные стержнем. Из какого материала может быть сделан этот стержень? А. Медь. Б. Сталь.

(ГИА 2010 г.) 9. Металлическая пластина, имевшая положительный заряд, по модулю равный 10 е, при освещении потеряла четыре электрона. Каким стал заряд пластины? 6 е – 6 е 14 е – 14 е

(ЕГЭ 2001 г.) А17. Электрический заряд сферы меняется со временем согласно графику на рисунке. Через какое время на сфере останется четверть первоначального заряда?

2001 г. А16. В таблице зафиксированы значения силы притяжения заряженных тел при разных расстояниях между ними. Какой вывод о связи силы и расстояния можно сделать по этой таблице? сила очень мала и ее можно не учитывать сила уменьшается с расстоянием зависимость не прослеживается при r больше 10 см сила обращается в 0

(ЕГЭ 2001 г., Демо) А17. Когда мы снимаем одежду, особенно изготовленную из синтетических материалов, мы слышим характерный треск. Какое явление объясняет этот треск?

(ЕГЭ 2001 г., Демо) 22. Два одноименных заряда по 10-8 Кл находились на расстоянии 310-2 м друг от друга. С какой силой они взаимодействуют? Притягиваются или отталкиваются заряды?

(ЕГЭ 2002 г., Демо) А15. При трении пластмассовой линейки о шерсть линейка заряжается отрицательно. Это объясняется тем, что

(ЕГЭ 2002 г., Демо) А31. Плоский воздушный конденсатор зарядили и отключили от источника тока. Как изменится энергия электрического поля внутри конденсатора, если расстояние между пластинами конденсатора увеличить в 2 раза?

2002 г. А15 (КИМ). Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов, если расстояние между ними увеличить в 3 раза?

2002 г. А16 (КИМ). В однородном электростатическом поле перемещается положительный заряд из точки А в точку В по траекториям I, II, III. В каком случае работа сил электростатического поля больше?

2002 г. А17 (КИМ). Как направлена кулоновская сила , действующая на положительный точечный заряд, помещенный в центр квадрата, в вершинах которого находятся заряды: +q, +q, –q, –q?

(ЕГЭ 2003 г., КИМ) А15. Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов, если расстояние между ними увеличить в раз?

(ЕГЭ 2003 г., КИМ) А19. Изменится ли электроемкость конденсатора, если заряд на его обкладках увеличить в n раз?

(ЕГЭ 2004 г., демо) А11. Легкий незаряженный шарик из металлической фольги подвешен на тонкой шелковой нити. При поднесении к шарику стержня с положительным электрическим зарядом (без прикосновения) шарик

(ЕГЭ 2004 г., демо) А25. Плоский конденсатор зарядили и отключили от источника тока. Как изменится энергия электрического поля внутри конденсатора, если увеличить в 2 раза расстояние между обкладками конденсатора? Расстояние между обкладками конденсатора мало как до, так и после увеличения расстояния между ними

(ЕГЭ 2005 г., ДЕМО) А14. Какое утверждение о взаимодействии трех изображенных на рисунке заряженных частиц является правильным?

(ЕГЭ 2005 г., ДЕМО) А15. При исследовании зависимости заряда на обкладках конденсатора от приложенного напряжения был получен изображенный на рисунке график. Согласно этому графику, емкость конденсатора равна

(ЕГЭ 2006 г., ДЕМО) А14. Два одинаковых легких шарика, заряды которых равны по модулю, подвешены на шелковых нитях. Заряд одного из шариков указан на рисунках. Какой(-ие) из рисунков соответствует(-ют) ситуации, когда заряд 2-го шарика отрицателен? А Б В и С А и В

(ЕГЭ 2006 г., ДЕМО) А15. -частица перемещается в однородном электростатическом поле из точки А в точку В по траекториям I, II, III (см. рисунок). Работа сил электростатического поля наибольшая на траектории I  наибольшая на траектории II  одинаковая только на траекториях I и III  одинаковая на траекториях I, II и III

(ЕГЭ 2007 г., ДЕМО) А16. Пылинка, имевшая отрицательный заряд –10 е, при освещении потеряла четыре электрона. Каким стал заряд пылинки? 6 е – 6 е 14 е – 14 е

(ЕГЭ 2007 г., ДЕМО) А17. К бесконечной горизонтальной отрицательно заряженной плоскости привязана невесомая нить с шариком, имеющим положительный заряд (см. рисунок). Каково условие равновесия шарика, если mg  –  модуль силы тяжести, Fэ – модуль силы электростатического взаимодействия шарика с пластиной, Т – модуль силы натяжения нити ? – mg – T + Fэ = 0 mg + T + Fэ = 0 mg – T + Fэ = 0 mg – T – Fэ = 0

(ЕГЭ 2007 г., ДЕМО) А30. В лаборатории исследовалась зависимость напряжения на обкладках конденсатора от заряда этого конденсатора. Результаты измерений представлены в таблице Погрешности измерений величин   q   и   U   равнялись соответственно 0,05 мкКл и 0,25 кВ. Какой из графиков приведен правильно с учетом всех результатов измерения и погрешностей этих измерений?

(ЕГЭ 2008 г., ДЕМО) А16. Как изменится сила электростатического взаимодействия двух электрических зарядов при перенесении их из вакуума в среду с диэлектрической проницаемостью 81, если расстояние между ними останется прежним?

(ЕГЭ 2008 г., ДЕМО) А17. На рисунке показано расположение двух неподвижных точечных электрических зарядов + 2q и – q.

(ЕГЭ 2008 г., ДЕМО) В1. Плоский воздушный конденсатор отключили от источника тока, а затем увеличили расстояние между его пластинами. Что произойдет при этом с зарядом на обкладках конденсатора, электроемкостью конденсатора и напряжением на его обкладках? К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

(ЕГЭ 2009 г., ДЕМО) А13. Расстояние между двумя точечными электрическими зарядами уменьшили в 3 раза, а один из зарядов увеличили в 3 раза. Силы взаимодействия между ними

(ЕГЭ 2010 г., ДЕМО) А13. Точечный положительный заряд q помещен между разноименно заряженными шариками (см. рисунок). Куда направлена равнодействующая кулоновских сил, действующих на заряд q?

Используемая литература Берков, А.В. и др. Самое полное издание типовых вариантов реальных заданий ЕГЭ 2010, Физика [Текст]: учебное пособие для выпускников. ср. учеб. заведений / А.В. Берков, В.А. Грибов. – ООО "Издательство Астрель", 2009. – 160 с. Касьянов, В.А. Физика, 11 класс [Текст]: учебник для общеобразовательных школ / В.А. Касьянов. – ООО "Дрофа", 2004. – 116 с. МАЙЕР В.В. Электростатика: элементы учебной физики/ http://fiz.1september.ru/2007/17/01.htm Мякишев, Г.Я. и др. Физика. 11 класс [Текст]: учебник для общеобразовательных школ / учебник для общеобразовательных школ Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев . –" Просвещение ", 2009. – 166 с. Открытая физика [текст, рисунки]/ http://www.physics.ru Подготовка к ЕГЭ /http://egephizika Федеральный институт педагогических измерений. Контрольные измерительные материалы (КИМ) Физика //[Электронный ресурс]// http://fipi.ru/view/sections/92/docs/ ФИЗИКА / http://www.ido.rudn.ru/nfpk/fizika/electro/1.html ФИЗИКА. РУ. / http://cit.vvsu.ru/MIRROR/www.fizika.ru/theory