Էլեկտրաստատիկ դաշտ. Դաշտի ուժը. էությունը և հիմնական բնութագրերը Մագնիսական դաշտի շրջանառության թեորեմ

Էլեկտրական դաշտը, ըստ տարրական ֆիզիկական հասկացությունների, ոչ այլ ինչ է, քան նյութական միջավայրի հատուկ տեսակ, որը առաջանում է լիցքավորված մարմինների շուրջ և ազդում է այդպիսի մարմինների փոխազդեցության կազմակերպման վրա որոշակի վերջավոր արագությամբ և խիստ սահմանափակ տարածության մեջ:

Վաղուց ապացուցված է, որ էլեկտրական դաշտ կարող է առաջանալ ինչպես անշարժ, այնպես էլ շարժվող մարմիններում։ Նրա ներկայության հիմնական ցուցիչը դրա ազդեցությունն է

Հիմնական քանակականներից մեկը «դաշտի ուժ» հասկացությունն է։ Թվային առումով այս տերմինը նշանակում է փորձնական լիցքի վրա ազդող ուժի հարաբերակցությունը ուղղակիորեն այս լիցքի քանակական արտահայտությանը:

Այն, որ լիցքը փորձնական է, նշանակում է, որ այն ինքնին որևէ մասնակցություն չի ունենում այս դաշտի ստեղծմանը, և դրա արժեքն այնքան փոքր է, որ չի հանգեցնում սկզբնական տվյալների որևէ աղավաղման: Դաշտի ուժը չափվում է V/m-ով, որը պայմանականորեն հավասար է N/C-ի:

Հայտնի անգլիացի հետազոտող Մ.Ֆարադեյը գիտական ​​կիրառության մեջ է մտցրել էլեկտրական դաշտը գրաֆիկորեն ներկայացնելու մեթոդը։ Նրա կարծիքով, այս հատուկ տեսակի նյութը գծագրում պետք է պատկերվի որպես շարունակական գծեր։ Նրանք հետագայում հայտնի դարձան որպես «էլեկտրական դաշտի ինտենսիվության գծեր», և դրանց ուղղությունը, հիմնված հիմնական ֆիզիկական օրենքների վրա, համընկնում է ինտենսիվության ուղղության հետ:

Ուժի գծերը անհրաժեշտ են լարվածության այնպիսի որակական հատկանիշներ ցույց տալու համար, ինչպիսիք են հաստությունը կամ խտությունը: Այս դեպքում լարվածության գծերի խտությունը կախված է դրանց քանակից մեկ միավոր մակերեսի վրա: Դաշտային գծերի ստեղծված նկարը թույլ է տալիս որոշել դաշտի ուժգնության քանակական արտահայտությունն իր առանձին հատվածներում, ինչպես նաև պարզել, թե ինչպես է այն փոխվում:

Դիէլեկտրիկների էլեկտրական դաշտը բավականին հետաքրքիր հատկություններ ունի։ Ինչպես հայտնի է, դիէլեկտրիկները այն նյութերն են, որոնցում գործնականում չկան ազատ լիցքավորված մասնիկներ, հետևաբար, դրանք ունակ չեն անցկացնելու, առաջին հերթին, բոլոր գազերը, խեցեղենը, ճենապակին, թորած ջուրը, միկա: և այլն։

Դիէլեկտրիկում դաշտի ուժը որոշելու համար դրա միջով պետք է անցկացվի էլեկտրական դաշտ։ Նրա ազդեցության տակ դիէլեկտրիկում կապված լիցքերը սկսում են տեղաշարժվել, բայց նրանք չեն կարողանում դուրս գալ իրենց մոլեկուլների սահմաններից։ Տեղաշարժի ուղղորդվածությունը ենթադրում է, որ դրական լիցքավորվածները տեղաշարժվում են էլեկտրական դաշտի ուղղությամբ, իսկ բացասական լիցքավորվածները՝ դեմ։ Այս մանիպուլյացիաների արդյունքում դիէլեկտրիկի ներսում առաջանում է նոր էլեկտրական դաշտ, որի ուղղությունը ուղղակիորեն հակառակ է արտաքինին։ Այս ներքին դաշտը նկատելիորեն թուլացնում է արտաքինը, հետևաբար վերջինիս լարվածությունն ընկնում է։

Դաշտի ուժը նրա ամենակարևոր քանակական բնութագիրն է, որն ուղիղ համեմատական ​​է այն ուժին, որով նյութի այս հատուկ տեսակը գործում է արտաքին էլեկտրական լիցքի վրա: Չնայած այն հանգամանքին, որ անհնար է տեսնել այս արժեքը, դաշտային լարվածության գծերի գծագրի օգնությամբ դուք կարող եք պատկերացում կազմել տարածության մեջ դրա խտության և ուղղության մասին:

Մենք միշտ ազդանշաններ ենք ստանում հեռավոր իրադարձությունների մասին՝ օգտագործելով միջանկյալ միջավայր, օրինակ՝ հեռախոսային կապն իրականացվում է էլեկտրական լարերի միջոցով, հեռավորության վրա խոսքի փոխանցումը տեղի է ունենում օդում տարածվող ձայնային ալիքների միջոցով:

(ձայնը չի կարող ճանապարհորդել անօդ տարածության մեջ): Քանի որ ազդանշանի առաջացումը միշտ նյութական երևույթ է, դրա տարածումը, որը կապված է տիեզերքի կետից կետ էներգիայի փոխանցման հետ, կարող է տեղի ունենալ միայն նյութական միջավայրում:

Ամենակարևոր նշանը, որ միջանկյալ միջավայրը ներգրավված է ազդանշանի հաղորդման մեջ, ազդանշանի տարածման վերջնական արագությունն է աղբյուրից դիտորդ, որը կախված է միջավայրի հատկություններից: Օրինակ, օդում ձայնը շարժվում է մոտ 330 մ/վ արագությամբ:

Եթե ​​բնության մեջ լինեին այնպիսի երևույթներ, որոնցում ազդանշանների տարածման արագությունը անսահման մեծ էր, այսինքն՝ ազդանշանն ակնթարթորեն կփոխանցվեր մի մարմնից մյուսը դրանց միջև եղած ցանկացած հեռավորության վրա, ապա դա կնշանակեր, որ մարմինները կարող են գործել միմյանց վրա հեռավորության վրա և նրանց միջև նյութի բացակայության դեպքում: Ֆիզիկայի մեջ մարմինների այս ազդեցությունը միմյանց վրա կոչվում է հեռահար գործողություն: Երբ մարմինները միմյանց վրա գործում են նրանց միջև գտնվող նյութի օգնությամբ, նրանց փոխազդեցությունը կոչվում է կարճաժամկետ գործողություն: Հետևաբար, սերտ փոխազդեցության ժամանակ մարմինն ուղղակիորեն ազդում է նյութական միջավայրի վրա, և այդ միջավայրն արդեն ազդում է մեկ այլ մարմնի վրա։

Որոշ ժամանակ է պահանջվում մի մարմնի ազդեցությունը մյուսին միջանկյալ միջավայրի միջոցով փոխանցելու համար, քանի որ նյութական միջավայրում ցանկացած գործընթաց փոխանցվում է կետից կետ վերջավոր և հստակ սահմանված արագությամբ: Փոքր հեռահարության գործողության տեսության մաթեմատիկական հիմնավորումը տվել է ականավոր անգլիացի գիտնական Դ.Մաքսվելը (1831-1879): Քանի որ ակնթարթորեն տարածվող ազդանշանները բնության մեջ գոյություն չունեն, հաջորդում մենք կառչենք կարճ հեռահարության տեսությանը:

Որոշ դեպքերում ազդանշանների տարածումը տեղի է ունենում նյութի միջոցով, օրինակ՝ օդում ձայնի տարածումը։ Այլ դեպքերում նյութն անմիջականորեն չի մասնակցում ազդանշանների փոխանցմանը, օրինակ՝ Արեգակից լույսը Երկիր է հասնում անօդ տարածության միջոցով։ Ուստի նյութը գոյություն ունի ոչ միայն նյութի տեսքով։

Այն դեպքերում, երբ մարմինների ազդեցությունը միմյանց վրա կարող է տեղի ունենալ անօդ տարածության միջոցով, այդ ազդեցությունը փոխանցող նյութական միջավայրը կոչվում է դաշտ: Այսպիսով, նյութը գոյություն ունի նյութի և ձևով. դաշտերը. Կախված մարմինների միջև գործող ուժերի տեսակից՝ դաշտերը կարող են լինել տարբեր տեսակի։ Այն դաշտը, որը փոխանցում է մի մարմնի ազդեցությունը մյուսի վրա՝ համաձայն համընդհանուր ձգողության օրենքի, կոչվում է գրավիտացիոն դաշտ։ Այն դաշտը, որը փոխանցում է մեկ անշարժ էլեկտրական լիցքի ազդեցությունը մեկ այլ անշարժ լիցքի վրա՝ համաձայն Կուլոնի օրենքի, կոչվում է էլեկտրաստատիկ կամ էլեկտրական դաշտ։

Փորձը ցույց է տվել, որ էլեկտրական ազդանշանները տարածվում են անօդ տարածության մեջ շատ բարձր, բայց սահմանափակ արագությամբ, որը մոտավորապես 300000 կմ/վ է (§ 27.7): Սա

ապացուցում է, որ էլեկտրական դաշտը նույն ֆիզիկական իրականությունն է, ինչ նյութը։ Դաշտի հատկությունների ուսումնասիրությունը հնարավորություն տվեց էներգիան փոխանցել հեռավորության վրա՝ օգտագործելով դաշտը և օգտագործել այն մարդկության կարիքների համար։ Օրինակ՝ ռադիոկապի, հեռուստատեսության, լազերների և այլնի ազդեցությունը: Այնուամենայնիվ, դաշտի շատ հատկություններ վատ ուսումնասիրված են կամ դեռ հայտնի չեն: Դաշտի ֆիզիկական հատկությունների և դաշտի և նյութի փոխազդեցության ուսումնասիրությունը ժամանակակից ֆիզիկայի կարևորագույն գիտական ​​խնդիրներից է։

Ցանկացած էլեկտրական լիցք տիեզերքում ստեղծում է էլեկտրական դաշտ, որի օգնությամբ փոխազդում է այլ լիցքերի հետ։ Էլեկտրական դաշտը գործում է միայն էլեկտրական լիցքերի վրա: Հետևաբար, նման դաշտը կարող է հայտնաբերվել միայն մեկ եղանակով. փորձնական լիցք մտցնելով մեզ հետաքրքրող տարածության մեջ, եթե այս կետում կա դաշտ, ապա դրա վրա կգործի էլեկտրական ուժ:

Երբ դաշտը հետազոտվում է փորձնական լիցքով, ենթադրվում է, որ դրա առկայությունը չի աղավաղում ուսումնասիրվող դաշտը: Սա նշանակում է, որ փորձնական լիցքի մեծությունը պետք է շատ փոքր լինի՝ համեմատած դաշտը ստեղծող լիցքերի հետ։ Պայմանավորվածություն է ձեռք բերվել որպես փորձնական լիցք օգտագործել դրական լիցքը։

Կուլոնի օրենքից հետևում է, որ էլեկտրական լիցքերի միջև փոխազդեցության ուժի բացարձակ արժեքը նվազում է, երբ մեծանում է նրանց միջև հեռավորությունը, բայց երբեք ամբողջությամբ չի անհետանում։ Սա նշանակում է, որ տեսականորեն էլեկտրական լիցքի դաշտը տարածվում է մինչև անսահմանություն։ Այնուամենայնիվ, գործնականում մենք կարծում ենք, որ դաշտը առկա է միայն այնտեղ, որտեղ նկատելի ուժ է գործում փորձնական լիցքի վրա:

Նկատենք նաև, որ երբ լիցքը շարժվում է, նրա դաշտը նույնպես շարժվում է նրա հետ։ Երբ լիցքն այնքան է հեռացվում, որ փորձնական լիցքի վրա գործող էլեկտրական ուժը տարածության ցանկացած կետում գործնականում չի ազդում, մենք ասում ենք, որ դաշտը անհետացել է, թեև իրականում այն ​​տեղափոխվել է տարածության այլ կետեր:

ԴԱՍԻ ՏԵՍԱԿԸ Դաս նոր նյութ սովորելու վերաբերյալ:

ԴԱՍԻ ՆՊԱՏԱԿՆԵՐԸ.

Ուսումնական:

1. Ձևավորել էլեկտրադինամիկայի հիմնական հասկացություններից մեկը՝ էլեկտրական դաշտը:
2. Նյութի մասին պատկերացում կազմել երկու ձևով՝ նյութ և դաշտ:
3. Ցույց տալ էլեկտրական դաշտի հայտնաբերման մեթոդները:

Ուսումնական:

1. Զարգացնել ուսանողների վերլուծելու, համեմատելու, էական հատկանիշները բացահայտելու և եզրակացություններ անելու կարողությունները:
2. Զարգացնել ուսանողների վերացական և տրամաբանական մտածողությունը:

Մանկավարժներ.

1. Օգտագործելով կարճ և հեռահար գործողության տեսությունների պայքարի օրինակը, ցույց տվեք ճանաչողության գործընթացի բարդությունը:
2. Շարունակեք աշխարհայացք կազմել՝ օգտագործելով նյութի կառուցվածքի մասին գիտելիքների օրինակը:
3. Զարգացրեք ձեր տեսակետն ապացուցելու և պաշտպանելու կարողությունը:

ՍԱՐՔԱՎՈՐՈՒՄՆԵՐ:

• գրաֆիկական պրոյեկտոր;
• էլեկտրական դաշտի սպեկտրները ցուցադրող սարք;
• բարձր լարման փոխարկիչ «Լիցքաթափում»;
• ընթացիկ աղբյուր;
• միացնող լարեր;
• էլեկտրաչափ;
• մորթի, plexiglass փայտ;
• թղթե թվեր;
• մի կտոր բամբակյա բուրդ, մետաղալար;
• տրանսֆորմատոր;
• մետաղալարերի մի պտույտ 3,5 Վ լամպով:

Դիդակտիկ պահ՝ հաշվի առնելով գիտելիքները, կարողությունները, հմտությունները։

Ընդունելություն՝ ճակատային հետազոտություն։

Ուսուցիչ. Հիշեք, թե ինչ է էլեկտրական լիցքը:
Ուսանող.Էլեկտրական լիցքը մարմինների հատկությունն է միմյանց հետ էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություն իրականացնելու ուժերի հետ, որոնք մեծացող հեռավորության հետ նվազում են այնպես, ինչպես համընդհանուր ձգողության ուժերը, բայց մի քանի անգամ գերազանցում են գրավիտացիոն ուժերը:
Ուսուցիչ:Կարելի՞ է ասել՝ «անվճար լիցք է անցել»։
Ուսանող.Ոչ Էլեկտրական լիցքը միշտ առկա է մասնիկի վրա, չկա անվճար էլեկտրական լիցքեր:
Ուսուցիչ:Ի՞նչ տեսակի էլեկտրական լիցքեր գիտեք և ինչպես են դրանք փոխազդում:
ՈւսանողԲնության մեջ կան դրական և բացասական լիցքեր ունեցող մասնիկներ։ Երկու դրական լիցքավորված կամ երկու բացասական լիցքավորված մասնիկները վանում են, մինչդեռ դրական և բացասական լիցքավորված մասնիկները ձգում են:
Ուսուցիչ:Իսկապես, մեղադրանքները նման են մարդկային կյանքին։ Երկու եռանդուն, ակտիվ մարդիկ չեն կարող երկար ժամանակ միասին լինել, նույնը վանվում է։ Էներգետիկն ու հանգիստը լավ են իրար հետ, տարբեր բաներ են գրավում։
Ուսուցիչ:Էլեկտրաստատիկայում մենք գիտենք լիցքերի փոխազդեցության մասին Կուլոնի օրենքը։ Գրեք և ձևակերպեք այս օրենքը.
Ուսանող:F = k|q1| |ք2| / rІ (գրում է գրատախտակին, բարձրաձայն արտասանում օրենքը):

Վակուումում երկու կետային լիցքավորված մարմինների փոխազդեցության ուժն ուղիղ համեմատական ​​է լիցքավորման մոդուլների արտադրյալին և հակադարձ համեմատական՝ նրանց միջև եղած հեռավորությունների քառակուսուն։ Եթե ​​գեթ մեկ լիցք ավելացվի, փոխազդեցության ուժը կաճի, եթե լիցքերի միջև հեռավորությունը մեծանա, ուժը կնվազի.

Դիդակտիկ պահ՝ նոր նյութ սովորելու պրոպեդեւտիկա.
Ընդունելություն:խնդրահարույց իրավիճակ.

Ուսուցիչ. Լավ, մենք հիշեցինք այն հիմնական բաները, որոնք լուսաբանել ենք: Երբևէ մտածե՞լ եք, թե ինչպես է մի լիցքը գործում մյուսի վրա:

Փորձ. Ես բամբակ եմ տեղադրում բարձր լարման փոխարկիչի բացասական բևեռի վրա: Այն ձեռք է բերում մինուս նշան. Դրական բևեռից բուրդի վրա գործում է էլեկտրական ուժ։ Վատան իր ազդեցության տակ ցատկում է դեպի դրական բևեռ, ձեռք է բերում «գումարած» նշան և այլն։

Ուսուցիչ. Ինչպե՞ս է մի լիցքը գործում մյուսի վրա: Ինչպե՞ս են իրականացվում էլեկտրական փոխազդեցությունները: Կուլոնի օրենքը սրան չի պատասխանում։ Խնդիր ...Եկեք ընդմիջենք էլեկտրական փոխազդեցություններից: Ինչպե՞ս եք շփվում միմյանց հետ, ինչպես, օրինակ, Անյան կգրավի Կատյայի ուշադրությունը:
Ուսանող.Ես կարող եմ բռնել նրա ձեռքը, հրել նրան, գրություն նետել, խնդրել ինչ-որ մեկին զանգահարել նրան, բղավել, սուլել:
ՈւսուցիչՁեր բոլոր գործողությունները ֆիզիկայի տեսանկյունից ընդհանուր բան ունեն. ո՞վ է նկատել այս ընդհանրությունը:
ՈւսանողՓոխազդեցությունն իրականացվում է միջանկյալ օղակների միջոցով (ձեռքեր, ուսեր, նշումներ) կամ միջավայրի միջոցով (ձայնը տարածվում է օդում):
Ուսուցիչ- Ո՞րն է եզրակացությունը:
Ուսանող.Մարմինների փոխազդեցության համար անհրաժեշտ է որոշակի ֆիզիկական գործընթաց փոխազդող մարմինների միջև ընկած տարածության մեջ։
ՈւսուցիչԱյսպիսով, մենք պարզեցինք մարդկանց փոխազդեցությունը: Ինչպե՞ս են փոխազդում էլեկտրական լիցքերը: Որո՞նք են միջանկյալ օղակները, այն միջավայրը, որն իրականացնում է էլեկտրական փոխազդեցությունները:

Դիդակտիկ պահ՝ նոր նյութ սովորելը.
Տեխնիկա: բացատրություն՝ հիմնված սովորողների գիտելիքների վրա, փաստարկի տարրեր, խաղի տարրեր, տեսության ներկայացում չափածո, ցուցադրական փորձ.
Ուսուցիչ:Այս մասին ֆիզիկայում երկար բանավեճ է ծավալվել կարճ և հեռահար գործողության տեսությունների կողմնակիցների միջև: Հիմա մենք կդառնանք այս տեսությունների կողմնակիցները և կփորձենք վիճել..
(Դասարանը և տախտակը բաժանում եմ երկու կեսի: Գրատախտակի աջ կողմում գրում եմ. «Կարճ տարածության գործողության տեսություն»: Այստեղ գծված է նաև խաչբառ, Նկար 1):

(Գրատախտակի ձախ կողմում ես գրում եմ. «Երկար հեռահար գործողության տեսություն»: Այստեղ գծված է խաչբառ, Նկար 2):

Ուսուցիչ. Այսպիսով, դասի աջ կողմը կարճ հեռավորության գործողության տեսության կողմնակիցներն են: Համաձայնե՞լ եք:
Ձախ կողմը հեռահար գործողության տեսության կողմնակիցներն են։ Համաձայնե՞լ եք:
(Ես շարժվում եմ դասարանի աջ կողմում):

Ուսուցիչ: Դե, եկեք սկսենք վիճել: Ես ներկայացնում եմ կարճ հեռահարության գործողության տեսության էությունը, իսկ դուք օգնեք ինձ, գուշակեք գրատախտակին գրված բառերը։

Մենք սերտ գործողությունների կողմնակից ենք

Մարմինների միջև պետք է լինի չորեքշաբթի.
Հղումներ կապի համար, ոչ դատարկություն.
Այդ միջավայրում գործընթացները արագ են ընթանում,
Բայց ոչ ակնթարթորեն: Նրանց արագությունը վերջավոր.
(Այնուհետև նորից եմ կրկնում, առանց դադարի, խնդրում եմ կարճ հեռահարության գործողության տեսության բոլոր կողմնակիցներին արտասանել ընդգծված բառերը):

Ուսուցիչ. Բերեք օրինակներ, որոնք ապացուցում են ձեր տեսությունը:
Ուսանող. 1. Ձայնը տարածվում է օդով կամ այլ միջավայրով 330 մ/վ արագությամբ:

2. Սեղմեք արգելակման ոտնակը, արգելակային հեղուկի ճնշումը վերջնական արագությամբ փոխանցվում է արգելակման բարձիկներին:
(Ես շարժվում եմ դասարանի ձախ կողմում)

Ուսուցիչ. Հեռահար գործողության տեսության կողմնակիցները: Ես ներկայացնում եմ հեռահար գործողության տեսության էությունը, իսկ դուք օգնեք ինձ, գուշակեք գրատախտակին գրված բառերը։

Մենք հեռահար փաստաբաններ ենք
Մենք հաստատում ենք՝ փոխգործակցության համար
Պետք է մեկը դատարկություն,
Եվ ոչ թե որոշ հղումներ, չորեքշաբթի.
Մարմինների փոխազդեցությունը որոշակի է
Դա տեղի է ունենում այդ դատարկության մեջ ակնթարթորեն.

(Այնուհետև նորից եմ կրկնում, առանց դադարի, հեռահար գործողության տեսության բոլոր կողմնակիցներին խնդրում եմ արտասանել ընդգծված բառերը)

Ուսուցիչ. Բերե՛ք օրինակներ, որոնք ապացուցում են ձեր տեսությունը:
Ուսանող. 1. Սեղմում եմ անջատիչը, լույսն ակնթարթորեն միանում է։ 2. Ես էլեկտրականացնում եմ ձողը փչակի դեմ, բերում այն ​​էլեկտրաչափի մոտ, էլեկտրաչափի սլաքն ակնթարթորեն շեղվում է (ցույց է տալիս. փորձը էլեկտրաչափով):
Ուսուցիչ:Նոթատետրում նշումներ անենք.

Կարճ հեռավորության տեսություն.

1. Էլեկտրական փոխազդեցությունն իրականացվում է միջին, միջանկյալ կապերի միջոցով։
2. Էլեկտրական փոխազդեցությունը փոխանցվում է վերջավոր արագությամբ:

Երկար հեռավորության տեսություն.

1. Էլեկտրական փոխազդեցությունը տեղի է ունենում դատարկության միջոցով:
2. Էլեկտրական փոխազդեցությունը փոխանցվում է ակնթարթորեն:

Ուսուցիչ: Ի՞նչ պետք է անեմ: Ո՞վ է ճիշտ: Վեճը լուծելու համար մեզ պետք է...

Դասարան՝ Գաղափար:

Ուսուցիչ. Այո, գաղափարը հազվագյուտ խաղ է բառերի անտառում: /Վ.Հյուգո/

Վեճը ավարտվեց գաղափարի գեներատորի կողմից.
Անգլիացի գիտնական Մայքլ Ֆարադեյ.

Ո՞րն էր Ֆարադեյի գաղափարը: Բացեք 102-րդ էջը 38-րդ կետ 1-ին կետ։

Ես ձեզ 3 րոպե կտամ Ֆարադեյի փայլուն գաղափարը հասկանալու համար։ ( Դասարանը կարդում է, ուսուցիչը փոխում է սարքերի դիրքը):

Ուսանող. Ֆարադեյի գաղափարի համաձայն, էլեկտրական լիցքերը ուղղակիորեն չեն գործում միմյանց վրա: Նրանցից յուրաքանչյուրը ստեղծում է շրջակա տարածության մեջ էլեկտրական դաշտ. Մի լիցքի դաշտը գործում է մեկ այլ լիցքի վրա և հակառակը։ Երբ հեռանում եք լիցքից, դաշտը թուլանում է:

Ուսուցիչ. Ուրեմն ո՞վ է ճիշտ՝ հեռահար գործողության տեսությունների կողմնակիցները, թե՞ կարճաժամկետ գործողության տեսությունները:

Ուսանող. Կարճ հեռահար գործողության տեսության կողմնակիցներ:

Ուսուցիչ. Ո՞րն է միջանկյալ օղակը, որն իրականացնում է էլեկտրական փոխազդեցությունը:

Ուսանող. Էլեկտրական դաշտ.

Ուսուցիչ. Ուրեմն ինչու է լիցքավորված բամբակյա բուրդը հեռավորության վրա փոխազդում լիցքավորված գնդակի հետ, հիշեք փորձը:

Ուսանող. Լիցքավորված գնդակի էլեկտրական դաշտը գործում է բամբակի բրդի վրա:

Ուսուցիչ. Էլեկտրական դաշտ... Հեշտ է ասել, բայց դժվար է պատկերացնել: Մեր զգայարանները չեն կարողանում տեսնել կամ արձանագրել այս դաշտը: Այսպիսով, ինչ է էլեկտրական դաշտը: (1-ին կետերի ձևակերպում) – 4) ստեղծում ենք միասին, սովորողները նշումներ են կատարում տետրում):

Էլեկտրական դաշտ. նոթատետրում գրելը) Ուսուցչի կամ ուսանողների բանավոր մեկնաբանություններ.

պլեքսիգլասի ափսեի էլեկտրական դաշտը ուժով ազդում է թղթի պատկերների վրա՝ ստիպելով նրանց շարժվել և «պարել»։

Սա անհնար է մեր զգայարաններով։ Մեզ կօգնեն փոքր մասնիկները (սեմոլին), որոնք լցվում են հաստոցային յուղի մեջ և տեղադրվում ուժեղ էլեկտրական դաշտում։

Փորձ. (Սարքն օգտագործվում է էլեկտրական դաշտերի սպեկտրները ցուցադրելու համար):

Վերցնում եմ ձեթով և ձավարով կյուվետ, գրաֆիկական պրոյեկտորի վրա հարում եմ և «Լիցքաթափումից» լարում եմ դնում էլեկտրոդների վրա: Էլեկտրոդների վրա հակառակ լիցքեր են առաջացել։ Ի՞նչ ենք մենք տեսնում, ինչպե՞ս բացատրել։

Ուսանող. Էլեկտրոդների շուրջ էլեկտրական դաշտ կա, ձավարի հատիկները էլեկտրականացան և դաշտի ազդեցությամբ սկսեցին տեղակայվել որոշակի գծերի երկայնքով. դաշտը ուժով է գործում հատիկների վրա.

Ուսուցիչ. Հացահատիկները շարվում են էլեկտրահաղորդման գծեր էլեկտրական դաշտ, արտացոլող նրա «նկարը». Այնտեղ, որտեղ գծերն ավելի խիտ են, դաշտն ավելի ուժեղ է, իսկ որտեղ գծերն ավելի խիտ են, դաշտն ավելի թույլ է: Գծերը ձգվում են դեպի միմյանց, ինչը նշանակում է, որ դաշտերը տարբեր անուններ ունեն:

Երկու թիթեղների դաշտը տարբեր է։ Դաշտի գծերը զուգահեռ են: Նման դաշտը բոլոր կետերում նույնն է և կոչվում է միատարր:

Ես մետաղական օղակ կդնեմ երկու թիթեղների դաշտում», օղակի ներսում հատիկները չեն վերադասավորվում: Ի՞նչ է դա նշանակում:

Ուսանող. Մետաղական օղակի ներսում էլեկտրական դաշտ չկա:

Դիդակտիկ կետ՝ ընդհանրացում; գիտելիքի համառոտ ակնարկ.
Տեխնիկա:էքսպրես հարցում՝ օգտագործելով ազդանշանային քարտեր; գուշակության փորձ:

Ուսուցիչ- Ուրեմն ի՞նչ սովորեցինք այսօր, ի՞նչ է մնում մեր գլխում: Եկեք ստուգենք. Ձեր սեղանների վրա կան տարբեր գույների 5 բացիկներ: Հարց եմ տալիս, վերցնում ես այն բացիկը, որի վրա քո տեսանկյունից ճիշտ պատասխանն է՝ գունավոր կողմը դեպի ինձ, տեքստը՝ քեզ։ Գույնով կարող եմ արագ պարզել, թե ով ինչ է սովորել։ (Ուսուցիչը արձանագրում է էքսպրես հարցման արդյունքը):

Էքսպրես հարցում.

Հարց 1. Տեսության էությունը մոտ է գործողությանը: (Կարմիր քարտ):

Հարց 2. Հեռահար գործողության տեսության էությունը. (Կապույտ քարտ):
Հարց 3.Ֆարադեյի գաղափարի էությունը. (Գրին քարտ):
Հարց 4.Ի՞նչ է էլեկտրական դաշտը: (Սպիտակ քարտ):

(Հինգերորդ քարտը (նարնջագույն) չի համապատասխանում հարցերից ոչ մեկին):

Քարտի տեքստեր.

1. Կարմիր քարտ. մարմինները փոխազդում են միջանկյալ կապերի միջոցով վերջնականի հետ
   արագություն.
2. Կապույտ քարտ. մարմիններն անմիջապես փոխազդում են դատարկության միջով:
3. Կանաչ քարտ. էլեկտրական փոխազդեցությունը տեղի է ունենում շնորհիվ
   էլեկտրական դաշտ.
4. Սպիտակ քարտ. նյութի տեսակ, որը գոյություն ունի տիեզերքում լիցքավորված մարմինների մոտ: Մեզնից անկախ դաշտը տարածվում է վերջավոր արագությամբ և որոշակի ուժով գործում է լիցքի վրա։

Արդյունք. ուսուցիչը ասում է, թե դասարանում քանի հոգի է ճիշտ պատասխանել հարցերին և նշում է բացիկների ճիշտ գույները: Լավ արեցիր։

Ուսուցիչ. Եվ հիմա, փորձը ճանապարհին է:

Փորձ. Ես միացնում եմ տրանսֆորմատորը ցանցին: Նրա ոլորուններում շարժվում են լիցքեր, որոնց շուրջ, ինչպես գիտեք, առաջանում է էլեկտրական դաշտ։ Ես պտտվում եմ մետաղալարով և լամպով: Կծիկը միացված չէ ցանցին: Ես այն բերում եմ տրանսֆորմատորի մոտ: Ինչու է լամպը փայլում, քանի որ այն միացված չէ էլեկտրական ցանցին:

Ուսանող. Տրանսֆորմատորի ոլորունների շուրջ կա էլեկտրական դաշտ, որը ուժով ազդում է կծիկի լիցքերի վրա, շարժման մեջ է դնում լիցքերը, հոսանք է հոսում լամպի միջով, և լամպը փայլում է: Դաշտը նյութական է. Էլեկտրական դաշտը գոյություն ունի:

Դիդակտիկ պահ՝ տնային աշխատանք.
Ընդունելություն:գրատախտակից օրագրում պարբերություններ գրել:

§37, հարցեր էջ 102, §38, հարցեր էջ 104. (Myakishev G.Ya., Bukhovtsev B.B. Դասագիրք 10-րդ դասարանի ուսումնական հաստատությունների համար. - 8-րդ հրատ.

VI ՓՈՒԼ

Դիդակտիկ պահ՝ ամփոփում.

Տեխնիկա՝ հաշվի առնելով ուսանողների ճիշտ պատասխանները դասի ընթացքում՝ հետագա ընդհանրացումով. գնահատում.

Ըստ Կուլոնի օրենքի՝ երկու անշարժ լիցքավորված կետային մարմինների փոխազդեցության ուժը համամասնական է նրանց լիցքերի արտադրյալին և հակադարձ համեմատական՝ նրանց միջև եղած հեռավորության քառակուսուն։

Լիցքավորված մարմինների փոխազդեցության էլեկտրական ուժը կախված է դրանց լիցքերի մեծությունից, մարմինների չափերից, նրանց միջև եղած հեռավորությունից, ինչպես նաև մարմինների այն մասերից, որոնցում գտնվում են այդ լիցքերը։ Եթե ​​լիցքավորված մարմինների չափերը զգալիորեն փոքր են նրանց միջև եղած հեռավորությունից, ապա այդպիսի մարմինները կոչվում են կետային մարմիններ։ Կետային լիցքավորված մարմինների փոխազդեցության ուժը կախված է միայն դրանց լիցքերի մեծությունից և նրանց միջև եղած հեռավորությունից։

Երկու կետային լիցքավորված մարմինների փոխազդեցությունը նկարագրող օրենքը հաստատվել է ֆրանսիացի ֆիզիկոս Կ. Կուլոնի կողմից, երբ նա չափել է վանող ուժը նույնանման լիցքավորված փոքր մետաղական գնդերի միջև (տես նկ. 34ա): Կախազարդի տեղադրումը բաղկացած էր բարակ առաձգական արծաթե թելից (1) և դրա վրա կախված թեթև ապակյա ձողից (2), որի մի ծայրում ամրացված էր լիցքավորված մետաղական գնդիկ (3), իսկ մյուս կողմից՝ հակակշիռ (4): Անշարժ գնդակի (5) և 3-րդ գնդակի միջև վանող ուժը հանգեցրել է թելի ոլորմանը որոշակի անկյան տակ՝ a, որով կարելի է որոշել այդ ուժի մեծությունը։ Հավասարապես լիցքավորված 3-րդ և 5-րդ գնդիկները մոտեցնելով և իրարից հեռու՝ Կուլոնը հաստատեց, որ նրանց միջև վանող ուժը հակադարձ համեմատական ​​է նրանց միջև եղած հեռավորության քառակուսուն։

Պարզելու համար, թե ինչպես է գնդակների միջև փոխազդեցության ուժը կախված նրանց լիցքերի մեծությունից, Կուլոնը վարվեց հետևյալ կերպ. Սկզբում նա չափեց նույն լիցքավորված 3-րդ և 5-րդ գնդակների միջև գործող ուժը, այնուհետև լիցքավորված գնդերից մեկը (3) դիպավ նույն չափի չլիցքավորված մեկ այլ գնդակին (6): Կուլոնը իրավացիորեն հավատում էր, որ երբ միանման մետաղական գնդիկները շփվեն, էլեկտրական լիցքը հավասարապես կբաշխվի նրանց միջև, և, հետևաբար, իր սկզբնական լիցքի միայն կեսը կմնա 3-րդ գնդակի վրա: Միաժամանակ, ինչպես ցույց են տվել փորձերը, 3-րդ և 5-րդ գնդակների միջև վանող ուժը սկզբնականի համեմատ նվազել է կիսով չափ։ Նմանատիպ կերպով փոխելով գնդակների լիցքերը՝ Կուլոնը հաստատեց, որ դրանք փոխազդում են իրենց լիցքերի արտադրյալին համաչափ ուժի հետ։

Բազմաթիվ փորձերի արդյունքում Կուլոնը ձևակերպեց օրենք, որը որոշում է F 12 ուժի մոդուլը, որը գործում է երկու անշարժ կետային մարմինների միջև՝ q 1 և q 2 լիցքերով, որոնք գտնվում են միմյանցից r հեռավորության վրա.

որտեղ k-ը համաչափության գործակից է, որի արժեքը կախված է օգտագործվող միավորների համակարգից, և որը հաճախ, միավորների համակարգերի ներդրման պատմության հետ կապված պատճառներով, փոխարինվում է (4pe0)-1-ով (տես 34.1): e0 կոչվում է էլեկտրական հաստատուն: Ուժի վեկտորը F 12 ուղղված է մարմինները միացնող ուղիղ գծով, այնպես, որ հակառակ լիցքավորված մարմինները ձգում են, իսկ նման լիցքավորված մարմինները վանում են (նկ. 34բ): Այս օրենքը (տես 34.1) կոչվում է Կուլոնի օրենք, իսկ համապատասխան էլեկտրական ուժերը կոչվում են Կուլոնյան ուժեր։ Կուլոնի օրենքը, այն է՝ փոխազդեցության ուժի կախվածությունը լիցքավորված մարմինների միջև հեռավորության երկրորդ ուժից, դեռ ենթակա է փորձարարական ստուգման։ Այժմ ցույց է տրվել, որ Կուլոնի օրենքի չափանիշը կարող է տարբերվել երկուսից ոչ ավելի, քան 6.10-16:

SI էլեկտրական լիցքի միավորը կուլոնն է (C): 1 C լիցքը հավասար է հաղորդիչի խաչմերուկով անցնող լիցքին 1 վրկ-ում 1 ամպեր (A) հոսանքի ուժգնությամբ։ SI համակարգում

k = 9,109 N.m 2 / Cl 2, և e0 = 8,8,10-12 Cl 2 / (N.m 2) (34,2)

Տարրական էլեկտրական լիցքը, e, SI-ում հետևյալն է.

e = 1.6.10 -19 Cl. (34.3)

Արտաքին տեսքով Կուլոնի օրենքը շատ նման է համընդհանուր ձգողության օրենքին (11.1), եթե վերջինում զանգվածները փոխարինում ենք լիցքերով։ Սակայն, չնայած արտաքին նմանությանը, գրավիտացիոն և կուլոնյան ուժերը դրանով տարբերվում են միմյանցից

1. գրավիտացիոն ուժերը միշտ ձգում են մարմինները, իսկ Կուլոնի ուժերը կարող են և՛ ձգել, և՛ վանել մարմինները,

2. Կուլոնյան ուժերը շատ ավելի ուժեղ են, քան գրավիտացիոն ուժերը, օրինակ՝ կուլոնյան ուժը, որը միմյանցից վանում է երկու էլեկտրոն, 1042 անգամ ավելի մեծ է, քան նրանց ձգողականության ուժը։

Վերանայման հարցեր.

· Ի՞նչ է կետային լիցքավորված մարմինը:

· Նկարագրե՛ք այն փորձերը, որոնցով Կուլոնը հաստատեց իր անունը կրող օրենքը:

Բրինձ. 34. (ա) - Կուլոնի փորձարարական տեղադրման դիագրամ՝ նույնանման լիցքերի միջև վանող ուժերը որոշելու համար. բ) – որոշել Կուլոնյան ուժերի ուժի մեծությունն ու ուղղությունը՝ օգտագործելով (34.1) բանաձևը:

§ 35. ԷԼԵԿՏՐԱԿԱՆ ԴԱՇՏ. ԼԱՐՎԱԾՈՒԹՅՈՒՆ. ԴԱՇՏԵՐԻ ԳԵՐԴԱՇԽԱՏՄԱՆ ՍԿԶԲՈՒՆՔ.

Կուլոնի օրենքը մեզ թույլ է տալիս հաշվարկել երկու լիցքերի փոխազդեցության ուժը, բայց չի բացատրում, թե ինչպես է մի լիցքը մյուսի վրա: Քանի՞ ժամից հետո, օրինակ, մեղադրանքներից մեկը «զգում է», որ մյուս լիցքը սկսել է մոտենալ կամ հեռանալ իրենից։ Ինչ-որ կերպ կապվա՞ծ են գանձումները: Այս հարցերին պատասխանելու համար անգլիացի մեծ ֆիզիկոսներ Մ.Ֆարադեյը և Ջ.Մաքսվելը ներկայացրեցին էլեկտրական դաշտի հայեցակարգը՝ նյութական օբյեկտ, որը գոյություն ունի էլեկտրական լիցքերի շուրջ: Այսպիսով, q1 լիցքը առաջացնում է էլեկտրական դաշտ իր շուրջը, և մեկ այլ լիցք q2, այս դաշտում հայտնվելով, զգում է q1 լիցքի գործողությունը Կուլոնի օրենքի համաձայն (34.1): Ավելին, եթե q1 լիցքի դիրքը փոխվել է, ապա նրա էլեկտրական դաշտի փոփոխությունը տեղի կունենա աստիճանաբար, և ոչ թե ակնթարթորեն, այնպես որ q1-ից L հեռավորության վրա դաշտի փոփոխությունները տեղի կունենան L/c ժամանակային ընդմիջումից հետո, որտեղ c. լույսի արագությունն է՝ 3,108 մ/վ։ Էլեկտրական դաշտի փոփոխությունների ուշացումը վկայում է, որ լիցքերի միջև փոխազդեցությունը համահունչ է կարճ հեռահարության փոխազդեցության տեսությանը։ Այս տեսությունը բացատրում է ցանկացած փոխազդեցություն մարմինների, նույնիսկ միմյանցից հեռու, նրանց միջև որևէ նյութական առարկաների կամ գործընթացների առկայությամբ: Լիցքավորված մարմինների միջև փոխազդող նյութական առարկան նրանց էլեկտրական դաշտն է։

Տվյալ էլեկտրական դաշտը բնութագրելու համար բավական է չափել այս դաշտի տարբեր շրջաններում կետային լիցքի վրա ազդող ուժը։ Փորձերը և Կուլոնի օրենքը (34.1) ցույց են տալիս, որ դաշտից լիցքի վրա ազդող ուժը համաչափ է այս լիցքի մեծությանը: Հետևաբար, դաշտի տվյալ կետում լիցքի վրա ազդող F ուժի և այս լիցքի մեծության q հարաբերակցությունն այլևս կախված չէ q-ից և էլեկտրական դաշտի բնութագրիչն է, որը կոչվում է նրա ուժ, E:

Էլեկտրական դաշտի ուժգնությունը, ինչպես հետևում է (35.1)-ից, վեկտոր է, որի ուղղությունը համընկնում է դաշտի տվյալ կետում դրական լիցքի վրա ազդող ուժի ուղղության հետ։ Կուլոնի օրենքից (34.1) հետևում է, որ q կետային լիցքի E դաշտի ուժգնության մոդուլը կախված է նրանից r հեռավորությունից հետևյալ կերպ.

Լարվածության վեկտորները դրական և բացասական լիցքերի էլեկտրական դաշտի տարբեր կետերում ներկայացված են Նկ. 35 ա.

Եթե ​​էլեկտրական դաշտը ձևավորվում է մի քանի լիցքերով (q 1, q 2, q 3 և այլն), ապա, ինչպես ցույց է տալիս փորձը, այս դաշտի ցանկացած կետում E ինտենսիվությունը հավասար է E 1, E ինտենսիվությունների գումարին։ 2, E 3 և այլն: էլեկտրական դաշտեր, որոնք ստեղծված են համապատասխանաբար q 1, q 2, q 3 և այլն լիցքերով.

Դա դաշտերի սուպերպոզիցիայի (կամ սուպերպոզիցիային) սկզբունքն է, որը թույլ է տալիս որոշել դաշտի ուժգնությունը, որը ստեղծվում է մի քանի լիցքերով (նկ. 35բ):

Ցույց տալու համար, թե ինչպես է դաշտի ուժգնությունը փոխվում իր տարբեր տարածքներում, գծվում են ուժի գծեր՝ շարունակական գծեր, որոնց շոշափողները յուրաքանչյուր կետում համընկնում են ուժի վեկտորների հետ (նկ. 35c): Դաշտային գծերը չեն կարող հատել միմյանց, քանի որ յուրաքանչյուր կետում դաշտի ուժգնության վեկտորն ունի շատ կոնկրետ ուղղություն: Դրանք սկսվում և ավարտվում են լիցքավորված մարմինների վրա, որոնց մոտ մեծանում է լարվածության մոդուլը և դաշտային գծերի խտությունը։ Դաշտի գծերի խտությունը համաչափ է էլեկտրական դաշտի ուժգնության մոդուլին։

Վերանայման հարցեր.

· Ի՞նչ է էլեկտրական դաշտը և ինչպե՞ս է այն կապված փոքր հեռահարության գործողության տեսության հետ:

· Սահմանել էլեկտրական դաշտի ուժը:

· Ձևակերպել դաշտի սուպերպոզիցիայի սկզբունքը.

· Ինչի՞ն են համապատասխանում դաշտային գծերը և ի՞նչ հատկություններ ունեն:

Բրինձ. 35. ա) - ինտենսիվության վեկտորներ դրական (վերևում) և բացասական (ներքևի) լիցքի էլեկտրական դաշտի տարբեր կետերում. ինտենսիվության վեկտորները (բ) և նույն վեկտորները տարբեր նշանների երկու կետային լիցքերի էլեկտրական դաշտի դաշտային գծերի (գ) հետ միասին:

§ 36. Հաղորդավարները և դիէլեկտրիկները ԷԼԵԿՏՐՈՍՏԱՏԱԿԱՆ ԴԱՇՏՈՒՄ.