Erläuterungen

Die Karteikarten dieser Reihe helfen den Schülern, sich mit den für sie neuen Konzepten der Elektrostatik vertraut zu machen. Außerdem entwickeln sich die Fähigkeiten zum Lösen von Problemen, zum Umrechnen von Maßeinheiten und zum Rechnen mit dem Taschenrechner.

Wie man mit Karten arbeitet

Die Zeichnungen der Karten zeigen zwei Metallkugeln, die elektrische Ladungen tragen. Die Werte dieser Gebühren sind auf den Karten angegeben. Ein Schachbrettmuster wird verwendet, um die Größe der Kugeln und den Abstand zwischen ihnen (ihren Mittelpunkten) zu finden. Jede Karte zeigt die Seitenlänge der Zelle dieses Rasters an. Auf den Karten sind auch die Masse der Kugel, auf der sich im Punkt B die Probeladung befindet, und der Wert dieser Ladung angegeben.

Nachdem die Schüler mit dem Coulombschen Gesetz vertraut gemacht wurden, wird empfohlen, selbstständig mit Karten zu arbeiten. Schlagen Sie die ersten beiden Fragen vor. Entfernungen werden aus der Länge von Zellen in einem geeigneten Maßstab unter Verwendung des Satzes von Pythagoras berechnet.

Beim zweiten Mal ist es sinnvoll, die Karten nach dem Erlernen des Konzepts der elektrischen Feldstärke anzuwenden. Indem Sie den Schülern die Fragen 3, 4,5 anbieten. Die Schüler sollten die Position aller Ladungen in ihrem Notizbuch (ausgekleidet in einem Käfig) neu zeichnen und Vektoren auf der ausgewählten Skala zeichnen und und deren Summenvektor. Es ist interessant, die Schüler aufzufordern, die ungefähre Position der Spannungslinie zu zeichnen, die durch Punkt B verläuft.

Wenn Sie möchten, können Sie die Fragen 1-5 gleichzeitig stellen.

Fragen zu den Karten "Wechselwirkung elektrischer Ladungen"

1. Wie groß ist der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Kugeln?
2. Mit welcher Kraft wirken die Ladungen auf den Kugeln aufeinander ein?
3. Berechnen Sie die Feldstärkewerte am Punkt B, die von jeder Ladung erzeugt werden. Zeichne die Position der Kugeln neu und teste die Ladung q in deinem Notizbuch. Stellen Sie auf der ausgewählten Skala die Intensitätsvektoren dar, die von jeder Ladung an Punkt B erzeugt werden. Finden Sie die Größe und Richtung des Gesamtintensitätsvektors an diesem Punkt im Feld. Zeichnen Sie die ungefähre Position der Spannungslinie, die durch Punkt B verläuft.
4. Mit welcher Kraft wirkt das elektrische Feld auf eine im Punkt B platzierte Testladung q?
5. Wie groß ist die Beschleunigung eines Körpers mit Testladung q und Masse m?
6. Bestimmen Sie die Radien der Kugeln aus der Skala und berechnen Sie ihre Potentiale.
7. Bestimmen Sie die Potentiale des elektrischen Feldes an den Punkten B und C.
8. Welche Arbeit muss durch äußere Kräfte verrichtet werden, um die Testladung q von Punkt B nach Punkt C zu bewegen?

Lösungsbeispiel für Karte #8

1. Abstand zwischen den Mittelpunkten der Kugeln:

10,r=10cm=0,1m

1. Modul der Wechselwirkungskraft zwischen Ladungen q 1 und q2 :

1. Elektrisches Feldstärkemodul am Punkt B:

Lassen Sie uns die Spannungsvektoren darstellen und auf der maßstäblichen Zeichnung (siehe Abbildung)

Lassen Sie uns den Spannungsvektor erstellenSeine Richtung ist in der Zeichnung angegeben und das Modul wird berechnet:

Lassen Sie uns eine ungefähre Linie der elektrischen Feldstärke durch Punkt B zeichnen. Diese Linie sollte die Richtung des Vektors tangierenund steht senkrecht auf der Oberfläche der Kugel, die die Ladung q trägt 2 .

1. Der Betrag der Kraft, mit der das Feld im Punkt B auf die Prüfladung q einwirkt:

1. Das Beschleunigungsmodul an Punkt B ist:

1. Potentiale auf geladenen Kugeln q 1 und q2 :

1. Potentiale an Punkten B von Ladungen q 1 und q2 um ein Vielfaches kleiner als die Potentiale an den Kugeln, da die Abstände von den Mittelpunkten der Kugeln zu diesem Punkt größer sind als die Radien der Kugeln. In diesem Beispiel jeweils 8 und 6 Mal. Daher ist das Gesamtpotential am Punkt B:

Das Potential am Punkt C von denselben Ladungen wird bestimmt, indem zuerst die Entfernungen von den Kugeln zu diesem Punkt ermittelt werden.

13,6 cm = 0,136 m

8,06 cm = 0,081 m

1. Die Arbeit der äußeren Kräfte, die erforderlich ist, um die Testladung q von Punkt B nach Punkt C zu bewegen:

J

Beispiel einer programmierten Übung

Fragen:

1. Potential einer Kugel mit Ladung q 1, v
2. Potential einer Kugel mit Ladung q 2, v
3. Potenzial an Punkt B, B
4. Potential an Punkt C, V
5. Arbeiten Sie, um die Ladung q von Punkt zu Punkt C, μJ, zu bewegen

Antworten zu den Karten Nr. 1, 3, 5, 7, 9

	4 500	22 500	7 200	2 200
	5 400	7 200		2 800
	18 000	9 000
	3 200	18 000
	22 500	3 600	2 000

Zu überprüfender Code:

№1 – 25 431

№3 – 23 512

№5 – 34 125

№7 – 51 243

№9 – 12 354

Antworten zu den Karten Nr. 2, 4, 6, 8, 10

	9 000	54 000	12 000
	36 000	9 000		1 400
	36 000	18 000	1 700	8 200
	18 000	7 200	2 300	1 200
	27 000	45 000		2 300

Zu überprüfender Code:

№2 – 53 241

№4 – 42 513

№6 – 31 425

№8 – 25 134

№10 – 14 352

Anhang

Möglichkeit
Ladung q 1, 10 -9 C	1,50	30,00	6,00	40,00	20,00	2000,00	50,00	40,00	5,00	50,00	40,00	500,00
Ladung q 2, 10 -9 C	1,00	20,00	10,00	20,00	20,00	3000,00	50,00	50,00	8,00	40,00	30,00	300,00
Ladung q, 10 -9 C	30,00	5,00	50,00	1,00	5,00	400,00	30,00	2,00	30,00	2,00	5,00	20,00
Gewicht (kg	0,0020	0,0200	0,0001	0,0050	0,0020	0,0200	0,0050	0,0500	0,0100	0,0002	0,0002	0,0020
1. Abstand zwischen Ladungen, m	0,05	0,10	0,10	0,20	0,08	10,00	0,16	0,10	0,20	9,90	0,50	0,80
2. Kraftmodul der Wechselwirkung, 10-5 N	0,54	54,00	5,40	18,00	56,25	54,00	87,89	180,00	0,90	0,02	4,32	210,94
	8,00	42,00	15,00	14,00	72,00	0,75	45,00	56,00	0,88	1,50	2,00	18,00
	10,00	50,00	14,00	12,50	72,00	0,28	45,00	125,00	0,26	2,00	3,00	10,80
	12,81	65,30	20,52	18,77	86,40	0,80	72,00	136,97	0,70	3,00	3,61	23,50
4. Modul der auf die Ladung wirkenden Kraft, 10-5 N	38,43	32,65	102,59	1,88	43,20	32,00	216,00	27,39	2,10	0,60	1,80	47,00
5. Ladebeschleunigungsmodul, 10-2 m/s 2	19,22	1,63	1025,90	0,38	21,60	1,60	43,20	0,55	0,21	3,00	9,01	23,50
1 kV	5,40	27,00	5,40	18,00	18,00	36,00	9,00	36,00	4,50	9,00	7,20	45,00
6. Potential einer Kugel mit einer Ladung q 2 kV	3,60	18,00	9,00	9,00	18,00	54,00	9,00	45,00	7,20	7,20	5,40	27,00
7. Potential am Punkt B, kV	0,64	0,38	2,00	0,75	7,20	2,25	0,00	12,00	0,46	1,70	0,00	3,60
7. Potential am Punkt C, kV	0,35	1,20	2,20	0,25	2,85	1,90	0,26	8,23	0,06	2,30	0,44	4,80
8. Einwirkung fremder Kräfte, 10-6 J	8,70	4,10	10,00	1,00	21,75	141,20	7,71	7,54	12,00	1,20	2,20	24,00

Wechselwirkung elektrischer Ladungen

Die Abbildung zeigt zwei geladene Kugeln und eine Testladung B. Die Größe der Ladungen und die Masse des Körpers sind in der Karte angegeben. Verwenden Sie diese Informationen, um die Aufgaben zu erledigen und die Fragen zu beantworten.

1 Wie groß ist der Abstand zwischen den Mittelpunkten der Kugeln?

2 Mit welcher Kraft wirken die Ladungen auf den Kugeln aufeinander ein?

3 Zeichnen Sie die Position der Kugeln und die Testladung q in Ihr Notizbuch, berechnen und zeichnen Sie auf der ausgewählten Skala die Vektoren der elektrischen Feldstärke am Punkt B von jeder geladenen Kugel, finden Sie die Größe und Richtung des Gesamtvektors an diesem Punkt von das Feld.

4 Mit welcher Kraft wirkt das elektrische Feld auf eine am Punkt B platzierte Testladung?

5 Wie groß ist die Beschleunigung eines Körpers mit Testladung q an diesem Punkt? (Das Körpergewicht ist auf der Karte angegeben.)?

6 Bestimmen Sie maßstäblich die Größe der Kugelradien und berechnen Sie die Potentiale an den Kugeln in Kilovolt.

7 Berechnen Sie die elektrischen Feldpotentiale an den Punkten B und C.

8 Welche Arbeit müssen äußere Kräfte verrichten, um die Testladung q von Punkt B nach Punkt C zu bewegen?

Variante 1

Option 2

Möglichkeit 3

Möglichkeit 4

Möglichkeit 5

Möglichkeit 6

Möglichkeit 7

Möglichkeit 8

Möglichkeit 9

Möglichkeit 10

1 Kugelmittenabstand:

2 Modul der Wechselwirkungskraft zwischen den Ladungen q 1 und q 2:

3 Elektrisches Feldstärkemodul am Punkt B:

Wir stellen die Spannungsvektoren und in der Zeichnung auf einer Skala dar: Die Seite der Zelle ist gleich . Lassen Sie uns den Spannungsvektor konstruieren. Seine Richtung ist in der Zeichnung angegeben und das Modul wird berechnet:

4 Der Betrag der Kraft, mit der das Feld im Punkt B auf die Prüfladung q einwirkt:

5 Das Beschleunigungsmodul an Punkt B ist:

Lassen Sie uns eine ungefähre Linie der elektrischen Feldstärke durch Punkt B ziehen. Diese Linie sollte die Richtung des Vektors tangieren und senkrecht zur Oberfläche der Kugel sein, die die Ladung q 2 trägt. Da sich die positive Testladung q der negativen Ladung q 2 nähert, nehmen die Kraft und die Beschleunigung zu, wenn sich die Ladung q bewegt.

6 Potentiale auf Kugeln mit den Ladungen q 1 und q 2. In SI-Einheiten wird es durch die Formel bestimmt: wo Einheiten Also SI

Die Karte zeigt einen flachen Kondensator. Seine Dicke ist angegeben. In der Nähe ist die Form der Kondensatorplatte. Plattenabmessungen sind in Millimetern angegeben. Erledigen Sie die Aufgaben anhand der Daten auf der Karte und beantworten Sie die Fragen.

1 Berechnen Sie die aktive Fläche des Kondensators.

2 Berechnen Sie die Kapazität des Kondensators.

3 Wie groß ist die Feldstärke zwischen den Platten des Kondensators?

4 Finden Sie die Ladungsmenge auf der Kondensatorplatte.

5 Mit welcher Kraft wirkt das Feld des Kondensators auf die Ladung q 1, deren Wert auf der Karte angegeben ist?

6 Welche Kapazität in Mikrofarad haben 100 parallel geschaltete gleiche Kondensatoren, wenn der Abstand zwischen den Platten auf 0,1 mm reduziert wird und Glimmer gleicher Dicke dazwischengelegt wird. Die Dielektrizitätskonstante von Glimmer wird mit 6 angenommen.

Habe getan, was ich konnte

• Habe getan, was ich konnte

• lass es andere besser machen.

• I. Newton.

• . Formulieren Sie das Gesetz der universellen Gravitation und schreiben Sie eine Formel auf, die die Beziehung zwischen Größen ausdrückt.

• 2. Das physikalische Wesen der Gravitationskonstante zu studieren.

• 3. Grenzen der Anwendbarkeit des Gesetzes der universellen Gravitation

• 4. Lernen Sie, Probleme zur Anwendung des Gesetzes der universellen Gravitation zu lösen.

Was passiert wenn...

• Was passiert wenn...

• Wir ließen das Gepäck aus den Händen ...

• Wir haben den Ball hochgeworfen...

• Wir haben einen Stock waagerecht geworfen...

M. Lomonossow

• M. Lomonossow

• Der englische Wissenschaftler Isaac Newton war der erste, der das Gesetz der universellen Gravitation formulierte.

• - Langstrecken; - es gibt keine Barrieren für sie; - gerichtet entlang der geraden Linie, die die Körper verbindet; - gleich groß sind; sind in entgegengesetzter Richtung.

Es gilt die Formel:

• Es gilt die Formel:

• - wenn die Abmessungen der Körper im Vergleich zum Abstand zwischen ihnen vernachlässigbar klein sind;

• - wenn beide Körper homogen sind und eine Kugelform haben;

Es gilt die Formel:

• Es gilt die Formel:

• - wenn einer der wechselwirkenden Körper eine Kugel ist, deren Abmessungen und Masse viel größer sind als die des zweiten Körpers

Aufgabe 1

• Aufgabe 1

• Berechnen Sie die Schwerkraft zwischen zwei Schülern, die am selben Schreibtisch sitzen.

• Die Masse der Schüler beträgt 50 Kilogramm, der Abstand einen Meter.

• Wir erhalten eine Kraft von 1,67 * 10 -7 N .

• Die Kraft ist so gering, dass sie nicht einmal den Faden reißt.

• Mit welcher Kraft zieht Tante Maschas Ziege Kohl in Baba Glashas Garten an, wenn er in 10 Metern Entfernung von ihr weidet? Die Masse der Ziege Grishka beträgt 20 kg, und in diesem Jahr ist der Kohl groß und saftig geworden, seine Masse beträgt 5 kg.

• Wie groß ist der Abstand zwischen Kugeln der Masse 100 kg, wenn sie mit einer Kraft von 0,01 N angezogen werden?

GEGEBEN: Entscheidung:

• GEGEBEN: Entscheidung:

• m1=m2=100kgAus dem Gesetz der Welt

• Schwere:

• F= 0,01N F= G*m1m2/ R2

• _____________ Lassen Sie uns die Entfernung ausdrücken:

• R-? R = (G*m1m2/ F) ½

• Rechnen wir:

• R \u003d (6,67 * 10 -11 Nm2 / kg2 * 100 kg * 100 kg / 0,01 N) 1/2

• R = 8,2 * 10-3 m

• Antworten : R=8,2*10-3m

• Zwei identische Kugeln sind 0,1 m voneinander entfernt und werden mit einer Kraft von 6,67 * 10 -15 N angezogen. Welche Masse hat jede Kugel?

GEGEBEN: Entscheidung:

• GEGEBEN: Entscheidung:

• m1=m2 = mAus dem Gesetz des Universellen

• R=0,1 m Schwerkraft:

• F= 6,67*10 -15N F= G*m1m2/R2

• _____________ Lassen Sie uns die Masse der Körper ausdrücken:

• m-? m= (F*R2/G) ½

• Rechnen wir:

• m = (6,67*10 -15 N*0,01m2/6,67*10 -11Nm2/kg2)1/2

• m = 0,001 kg

• Antworten: m = 0,001 kg

• Die Entdeckung des Gesetzes der universellen Gravitation ermöglichte die Erklärung einer Vielzahl von terrestrischen und himmlischen Phänomenen:

• Bewegung von Körpern unter dem Einfluss von Gravitationskräften in der Nähe der Erdoberfläche;

• die Bewegungen der Planeten des Sonnensystems und ihrer natürlichen und künstlichen Satelliten;

• Flugbahnen von Kometen und Meteoren;

• das Phänomen von Ebbe und Flut;

• mögliche Flugbahnen von Himmelskörpern wurden erklärt;

• berechnete Sonnen- und Mondfinsternisse, berechnete die Massen und Dichten der Planeten

Fassen wir zusammen:

• Fassen wir zusammen:

• Newton-Satz

• was alle Körper im Universum ziehen sich gegenseitig an.

• Die gegenseitige Anziehung zwischen allen Körpern heißt Schwere - Erdanziehungskraft.

§ 15, Übung 15 (3; 5)

• § 15, Übung 15 (3; 5)