Nota explicativa

Os flashcards desta série ajudarão os alunos a se familiarizarem com os conceitos de eletrostática que são novos para eles. Além disso, as habilidades de resolver problemas, converter unidades de medida e calcular usando uma calculadora estão se desenvolvendo.

Como trabalhar com cartões

Os desenhos das cartas mostram duas bolas de metal carregando cargas elétricas. Os valores dessas cobranças são indicados nos cartões. Uma grade quadriculada é usada para encontrar os tamanhos das bolas e a distância entre elas (seus centros). Cada cartão indica o comprimento do lado da célula desta grade. A massa da bola, na qual a carga de teste está localizada no ponto B, e o valor dessa carga também são indicados nas cartas.

Depois de familiarizar os alunos com a lei de Coulomb, recomenda-se fazer um trabalho independente com cartões. Sugira as duas primeiras perguntas. As distâncias são calculadas a partir do comprimento das células em uma escala apropriada usando o teorema de Pitágoras.

Na segunda vez, é útil aplicar os cartões depois de aprender o conceito de força do campo elétrico. Ao oferecer aos alunos as questões 3, 4,5. Os alunos devem redesenhar a localização de todas as cargas em seu caderno (alinhados em uma gaiola) e desenhar vetores na escala selecionada e e seu vetor soma. é interessante convidar os alunos a desenhar a localização aproximada da linha de tensão que passa pelo ponto B.

Se desejar, você pode fazer perguntas de 1 a 5 ao mesmo tempo.

Perguntas para os cartões "Interação de cargas elétricas"

1. Qual é a distância entre os centros das bolas?
2. Com que força as cargas nas bolas interagem umas com as outras?
3. Calcule os valores de força de campo no ponto B criados por cada carga. Redesenhe a localização das bolas e teste a carga q em seu caderno. Na escala selecionada, descreva os vetores de intensidade criados por cada carga no ponto B. Encontre a magnitude e a direção do vetor de intensidade total neste ponto do campo. Desenhe a localização aproximada da linha de tensão que passa pelo ponto B.
4. Com que força o campo elétrico atua sobre uma carga de teste q colocada no ponto B?
5. Qual é a aceleração de um corpo com carga de teste q e massa m?
6. Determine os raios das bolas na escala e calcule seus potenciais.
7. Determine os potenciais do campo elétrico nos pontos B e C.
8. Que trabalho deve ser realizado por forças externas para mover a carga de teste q do ponto B para o ponto C?

Exemplo de solução para o cartão nº 8

1. Distância entre os centros das bolas:

10,r=10cm=0,1m

1. Módulo da força de interação entre cargas q 1 e q2:

1. Módulo de intensidade de campo elétrico no ponto B:

Vamos representar os vetores de tensão e no desenho à escala (ver figura)

Vamos construir o vetor tensãoSua direção é indicada no desenho e o módulo é calculado:

Vamos desenhar uma linha aproximada de intensidade do campo elétrico através do ponto B. Esta linha deve ser tangente à direção do vetore é perpendicular à superfície da bola que carrega a carga q 2 .

1. O módulo da força com a qual o campo atua sobre a carga de teste q no ponto B:

1. O módulo de aceleração no ponto B será:

1. Potenciais em bolas carregando cargas q 1 e q2:

1. Potenciais nos pontos B de cargas q 1 e q 2 será tantas vezes menor que os potenciais das bolas, quantas vezes a distância dos centros das bolas até este ponto for maior que os raios das bolas. Neste exemplo, respectivamente, 8 e 6 vezes. Portanto, o potencial total no ponto B é:

O potencial no ponto C das mesmas cargas é determinado primeiro encontrando as distâncias das bolas até este ponto.

13,6 cm = 0,136 m

8,06 cm = 0,081 m

1. O trabalho das forças externas necessárias para mover a carga de teste q do ponto B para o ponto C:

J

Exemplo de um exercício programado

Perguntas:

1. Potencial de uma bola com carga q 1, V
2. Potencial de uma bola com carga q 2, V
3. Potencial no ponto B, B
4. Potencial no ponto C, V
5. Trabalhe para mover a carga q do ponto ao ponto C, μJ

Respostas aos cartões nº 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

Código para verificar:

№1 – 25 431

№3 – 23 512

№5 – 34 125

№7 – 51 243

№9 – 12 354

Respostas aos cartões nº 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

Código para verificar:

№2 – 53 241

№4 – 42 513

№6 – 31 425

№8 – 25 134

№10 – 14 352

Inscrição

opção
carga 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
carga 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
carga 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
peso, 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. distância entre cargas, 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. módulo de força de interação, 10-5N	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. módulo da força atuando na carga, 10-5N	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. módulo de aceleração de carga, 10-2 m/s2	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. potencial de uma bola com carga 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. potencial no ponto 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. potencial no ponto 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. trabalho de forças externas, 10-6J	8,70	4,10	10,00	1,00	21,75	141,20	7,71	7,54	12,00	1,20	2,20	24,00

Interação de cargas elétricas

A figura mostra duas bolas carregadas e uma carga de teste B. A magnitude das cargas e a massa do corpo são dadas no cartão. Use essas informações para concluir as tarefas e responder às perguntas.

1 Qual é a distância entre os centros das bolas?

2 Com que força as cargas nas bolas interagem umas com as outras?

3 Desenhe a localização das bolas e teste a carga q em seu caderno, calcule e desenhe na escala selecionada os vetores da intensidade do campo elétrico no ponto B de cada bola carregada, encontre o módulo e a direção do vetor total neste ponto de o campo.

4 Com que força o campo elétrico atua sobre uma carga de teste colocada no ponto B?

5 Qual é a aceleração de um corpo com carga de teste q neste ponto. (O peso corporal é indicado no cartão.)?

6 Determine por escala o tamanho dos raios das bolas e calcule os potenciais nas bolas em quilovolts.

7 Calcule os potenciais de campo elétrico nos pontos B e C.

8 Que trabalho deve ser feito por forças externas para mover a carga de teste q do ponto B para o ponto C?

Opção 1

opção 2

Opção 3

Opção 4

Opção 5

Opção 6

Opção 7

Opção 8

Opção 9

Opção 10

1 Distância do centro da bola:

2 Módulo da força de interação entre as cargas q 1 e q 2:

3 Módulo de intensidade de campo elétrico no ponto B:

Representamos os vetores de tensão e no desenho em escala: o lado da célula é igual a . Vamos construir o vetor tensão . Sua direção é indicada no desenho e o módulo é calculado:

4 O módulo da força com a qual o campo atua sobre a carga de teste q no ponto B:

5 O módulo de aceleração no ponto B será:

Vamos traçar uma linha aproximada da intensidade do campo elétrico passando pelo ponto B. Essa linha deve ser tangente à direção do vetor e perpendicular à superfície da bola que carrega a carga q 2 . Como a carga positiva q de teste se aproxima da carga negativa q 2, a força e a aceleração aumentarão à medida que a carga q se move.

6 Potenciais em bolas com cargas q 1 e q 2. Em unidades do SI, é determinado pela fórmula: Onde unidades SI, então

O cartão mostra um capacitor plano. Sua espessura é indicada. Perto está a forma da placa do capacitor. As dimensões da placa são dadas em milímetros. Usando os dados do cartão, complete as tarefas, responda às perguntas.

1 Calcule a área ativa do capacitor.

2 Calcule a capacitância do capacitor.

3 Qual é a intensidade do campo entre as placas do capacitor?

4 Encontre a quantidade de carga na placa do capacitor.

5 Com que força o campo do capacitor atua sobre a carga q 1, cujo valor está indicado no cartão?

6 Que capacidade em microfarads terão 100 dos mesmos capacitores conectados em paralelo se a distância entre as placas for reduzida para 0,1 mm e mica for colocada entre elas da mesma espessura. A constante dielétrica da mica é assumida como 6.

Fiz o que pude

• Fiz o que pude

• deixe os outros fazerem melhor.

• I. Newton.

• . Formule a lei da gravitação universal e escreva uma fórmula que expresse a relação entre as quantidades.

• 2. Estudar a essência física da constante gravitacional.

• 3. Limites de aplicabilidade da lei da gravitação universal

• 4. Aprenda a resolver problemas sobre a aplicação da lei da gravitação universal.

O que acontece se...

• O que acontece se...

• Largamos a bagagem das mãos...

• Nós jogamos a bola para cima...

• Jogamos um pau na horizontal...

M. Lomonossov

• M. Lomonossov

• O cientista inglês Isaac Newton foi o primeiro a formular a lei da gravitação universal.

• - longo alcance; - não há barreiras para eles; - dirigido ao longo da linha reta que liga os corpos; - são iguais em tamanho; são opostas em direção.

A fórmula se aplica:

• A fórmula se aplica:

• - se as dimensões dos corpos forem desprezíveis em relação à distância entre eles;

• - se ambos os corpos são homogêneos e têm forma esférica;

A fórmula se aplica:

• A fórmula se aplica:

• - se um dos corpos em interação for uma bola, cujas dimensões e massa são muito maiores que a do segundo corpo

Tarefa nº 1

• Tarefa nº 1

• Calcule a força da gravidade entre dois alunos sentados na mesma mesa.

• A massa dos alunos é de 50 kg, a distância é de um metro.

• Obtemos uma força igual a 1,67 * 10 -7N .

• A força é tão insignificante que nem vai quebrar o fio.

• Com que força a cabra de tia Masha atrai repolho no jardim de Baba Glasha se ele pastar a uma distância de 10 metros dela? A massa da cabra Grishka é de 20 kg, e este ano o repolho ficou grande e suculento, sua massa é de 5 kg.

• Qual é a distância entre bolas de massa 100 kg cada se elas são atraídas uma pela outra com uma força de 0,01 N?

DADO: Solução:

• DADO: Solução:

• m1=m2=100kgDa lei do mundo

• gravidade:

• F= 0,01N F= G*m1m2/ R2

• _____________ vamos expressar a distância:

• R-? R = (G*m1m2/F) ½

• Vamos calcular:

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

• R = 8,2 * 10-3 m

• Responda : R=8,2*10-3m

• Duas bolas idênticas estão a uma distância de 0,1 m uma da outra e são atraídas com uma força de 6,67 * 10 -15 N. Qual é a massa de cada bola?

DADO: Solução:

• DADO: Solução:

• m1=m2 = mDa lei do universal

• R = 0,1 m gravidade:

• F= 6,67*10 -15N F= G*m1m2/ R2

• _____________ Vamos expressar a massa dos corpos:

• m-? m= (F*R2/G) ½

• Vamos calcular:

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

• m = 0,001 kg

• Responda: m = 0,001 kg

• A descoberta da lei da gravitação universal tornou possível explicar uma ampla gama de fenômenos terrestres e celestes:

• movimento de corpos sob a influência de forças gravitacionais perto da superfície da Terra;

• os movimentos dos planetas do sistema solar e seus satélites naturais e artificiais;

• trajetórias de cometas e meteoros;

• o fenômeno de fluxos e refluxos;

• foram explicadas as possíveis trajetórias dos corpos celestes;

• calculados eclipses solares e lunares, calculado as massas e densidades dos planetas

Vamos resumir:

• Vamos resumir:

• Conjunto de Newton

• o que todos os corpos do universo se atraem mutuamente.

• A atração mútua entre todos os corpos é chamada gravidade - força gravitacional.

§ 15, exercício 15 (3; 5)

• § 15, exercício 15 (3; 5)