Vysvetľujúca poznámka

Kartičky z tejto série pomôžu študentom lepšie sa zoznámiť s pojmami elektrostatiky, ktoré sú pre nich nové. Okrem toho sa rozvíjajú zručnosti pri riešení problémov, prevode jednotiek merania a počítania pomocou kalkulačky.

Ako pracovať s kartami

Kresby kariet zobrazujú dve kovové guľôčky nesúce elektrické náboje. Hodnoty týchto poplatkov sú uvedené na kartách. Kockovaná mriežka sa používa na nájdenie veľkostí loptičiek a vzdialenosti medzi nimi (ich stredy). Každá karta označuje dĺžku strany bunky tejto mriežky. Na kartách je uvedená aj hmotnosť gule, na ktorej sa v bode B nachádza skúšobný náboj a hodnota tohto náboja.

Po oboznámení študentov s Coulombovým zákonom sa odporúča samostatná práca s kartami. Navrhnite prvé dve otázky. Vzdialenosti sa vypočítavajú z dĺžky buniek vo vhodnej mierke pomocou Pytagorovej vety.

Druhýkrát je užitočné použiť karty po naučení sa konceptu intenzity elektrického poľa. Tým, že študentom ponúknete otázky 3, 4,5. Študenti by si mali prekresliť umiestnenie všetkých nábojov do svojho zošita (vyloženého v klietke) a nakresliť vektory na zvolenej mierke a a ich súčtový vektor. je zaujímavé vyzvať študentov, aby nakreslili približnú polohu ťahovej čiary prechádzajúcej bodom B.

Ak chcete, môžete klásť otázky 1-5 súčasne.

Otázky ku kartám "Interakcia elektrických nábojov"

1. Aká je vzdialenosť medzi stredmi loptičiek?
2. Akou silou vzájomne pôsobia náboje na guľôčkach?
3. Vypočítajte hodnoty intenzity poľa v bode B vytvorené každým nábojom. Prekreslite umiestnenie loptičiek a vyskúšajte náboj q do zošita. Na zvolenej mierke znázornite vektory intenzity vytvorené každým nábojom v bode B. Nájdite veľkosť a smer vektora celkovej intenzity v tomto bode poľa. Nakreslite približnú polohu ťahovej čiary prechádzajúcej bodom B.
4. Akou silou pôsobí elektrické pole na skúšobný náboj q umiestnený v bode B?
5. Aké je zrýchlenie telesa so skúšobným nábojom q a hmotnosťou m?
6. Určte polomery guľôčok z mierky a vypočítajte ich potenciály.
7. Určte potenciály elektrického poľa v bodoch B a C.
8. Akú prácu musia vykonať vonkajšie sily, aby sa skúšobný náboj q presunul z bodu B do bodu C?

Príklad riešenia pre kartu č. 8

1. Vzdialenosť medzi stredmi loptičiek:

10, r = 10 cm = 0,1 m

1. Modul interakčnej sily medzi nábojmi q 1 a q2:

1. Modul intenzity elektrického poľa v bode B:

Znázornime vektory napätia a na výkrese v mierke (pozri obrázok)

Zostavme vektor napätiaJeho smer je vyznačený na výkrese a modul sa vypočíta:

Nakreslite približnú čiaru intenzity elektrického poľa cez bod B. Táto čiara by mala byť dotyčnicou k smeru vektoraa je kolmá na povrch gule nesúcej náboj q 2 .

1. Modul sily, ktorou pole pôsobí na skúšobný náboj q v bode B:

1. Akceleračný modul v bode B bude:

1. Potenciály na loptách nesúcich náboj q 1 a q2:

1. Potenciály v bodoch B od nábojov q 1 a q 2 budú toľkokrát menšie ako potenciály na guľôčkach, koľkokrát je vzdialenosť od stredov guľôčok k tomuto bodu väčšia ako polomery guľôčok. V tomto príklade 8 a 6 krát. Celkový potenciál v bode B je teda:

Potenciál v bode C z tých istých nábojov sa určí tak, že najprv zistíme vzdialenosti od guľôčok k tomuto bodu.

13,6 cm = 0,136 m

8,06 cm = 0,081 m

1. Práca vonkajších síl potrebných na presun skúšobnej nálože q z bodu B do bodu C:

J

Príklad naprogramovaného cvičenia

otázky:

1. Potenciál gule s nábojom q 1, V
2. Potenciál gule s nábojom q 2, V
3. Potenciál v bode B, B
4. Potenciál v bode C, V
5. Pracujte na premiestnení náboja q z bodu Do bodu C, μJ

Odpovede na karty č.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

Kód na kontrolu:

№1 – 25 431

№3 – 23 512

№5 – 34 125

№7 – 51 243

№9 – 12 354

Odpovede na karty č.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

Kód na kontrolu:

№2 – 53 241

№4 – 42 513

№6 – 31 425

№8 – 25 134

№10 – 14 352

Dodatok

možnosť
náboj 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
náboj 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
náboj 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
hmotnosť, 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. vzdialenosť medzi nábojmi, 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. modul sily vzájomného pôsobenia, 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 sily pôsobiacej na náboj, 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. modul na zrýchlenie nabíjania, 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. potenciál gule s nábojom 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. potenciál v bode 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. potenciál v bode 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. práca vonkajších síl, 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

Interakcia elektrických nábojov

Na obrázku sú dve nabité gule a skúšobný náboj B. Veľkosť nábojov a hmotnosť telesa sú uvedené v karte. Tieto informácie použite na dokončenie úloh a zodpovedanie otázok.

1 Aká je vzdialenosť medzi stredmi guľôčok?

2 Akou silou vzájomne pôsobia náboje na guľôčkach?

3 Zakreslite si do zošita umiestnenie guľôčok a vyskúšajte náboj q, vypočítajte a nakreslite na zvolenej stupnici vektory intenzity elektrického poľa v bode B z každej nabitej guľôčky, nájdite veľkosť a smer celkového vektora v tomto bode pole.

4 Akou silou pôsobí elektrické pole na skúšobný náboj umiestnený v bode B?

5 Aké je zrýchlenie telesa so skúšobným nábojom q v tomto bode. (Telesná hmotnosť je uvedená na karte.)?

6 Určte podľa mierky veľkosť polomerov guľôčok a vypočítajte potenciály na guľôčkach v kilovoltoch.

7 Vypočítajte potenciály elektrického poľa v bodoch B a C.

8 Akú prácu musia vykonať vonkajšie sily, aby sa skúšobný náboj q presunul z bodu B do bodu C?

možnosť 1

Možnosť 2

Možnosť 3

Možnosť 4

Možnosť 5

Možnosť 6

Možnosť 7

Možnosť 8

Možnosť 9

Možnosť 10

Stredová vzdialenosť 1 lopty:

2 Modul sily interakcie medzi nábojmi q 1 a q 2:

3 Modul intenzity elektrického poľa v bode B:

Znázorňujeme vektory napätia a na výkrese v mierke: strana bunky sa rovná . Zostrojme vektor napätia. Jeho smer je vyznačený na výkrese a modul sa vypočíta:

4 Modul sily, ktorou pole pôsobí na skúšobný náboj q v bode B:

5 Akceleračný modul v bode B bude:

Nakreslime približnú čiaru intenzity elektrického poľa cez bod B. Táto čiara by mala byť dotyčnica k smeru vektora a kolmá na povrch gule nesúcej náboj q 2 . Pretože testovaný kladný náboj q sa približuje k zápornému náboju q 2, sila a zrýchlenie sa budú zvyšovať, keď sa náboj q pohybuje.

6 Potenciály na guľôčkach nesúcich náboje q 1 a q 2. V jednotkách SI sa určuje podľa vzorca: kde Jednotky SI teda

Karta zobrazuje plochý kondenzátor. Je uvedená jeho hrúbka. Neďaleko je tvar dosky kondenzátora. Rozmery dosky sú uvedené v milimetroch. Pomocou údajov na karte dokončite úlohy, odpovedzte na otázky.

1 Vypočítajte aktívnu plochu kondenzátora.

2 Vypočítajte kapacitu kondenzátora.

3 Aká je intenzita poľa medzi doskami kondenzátora?

4 Nájdite množstvo nabitia na doske kondenzátora.

5 Akou silou pôsobí pole kondenzátora na náboj q 1, ktorého hodnota je uvedená na karte?

6 Akú kapacitu v mikrofaradoch bude mať 100 rovnakých kondenzátorov zapojených paralelne, ak sa vzdialenosť medzi doskami zníži na 0,1 mm a medzi nimi sa položí sľuda rovnakej hrúbky. Predpokladá sa, že dielektrická konštanta sľudy je 6.

Robil som, čo som mohol

• Robil som, čo som mohol

• nech sa iní majú lepšie.

• I. Newton.

• . Sformulujte zákon univerzálnej gravitácie a napíšte vzorec vyjadrujúci vzťah medzi veličinami.

• 2. Študovať fyzikálnu podstatu gravitačnej konštanty.

• 3. Hranice použiteľnosti zákona univerzálnej gravitácie

• 4. Naučiť sa riešiť úlohy o aplikácii zákona univerzálnej gravitácie.

Čo sa stane ak...

• Čo sa stane ak...

• Vypustili sme batožinu z rúk...

• Hodili sme loptu...

• Hodili sme palicu vodorovne...

M. Lomonosov

• M. Lomonosov

• Anglický vedec Isaac Newton ako prvý sformuloval zákon univerzálnej gravitácie.

• - dlhý dosah; - neexistujú pre nich žiadne prekážky; - smerované pozdĺž priamky spájajúcej telá; - majú rovnakú veľkosť; sú opačného smeru.

Platí vzorec:

• Platí vzorec:

• - ak sú rozmery telies zanedbateľne malé v porovnaní so vzdialenosťou medzi nimi;

• - ak sú obe telesá homogénne a majú guľový tvar;

Platí vzorec:

• Platí vzorec:

• - ak je jedným zo vzájomne pôsobiacich telies guľa, ktorej rozmery a hmotnosť sú oveľa väčšie ako rozmery a hmotnosť druhého telesa

Úloha č.1

• Úloha č.1

• Vypočítajte gravitačnú silu medzi dvoma študentmi sediacimi pri rovnakej lavici.

• Hmotnosť študentov je 50 kilogramov, vzdialenosť je jeden meter.

• Dostaneme silu rovnajúcu sa 1,67 * 10 -7 N .

• Sila je taká nepatrná, že nepretrhne ani niť.

• Akou silou priťahuje koza tety Máše kapustu v záhrade Baba Glasha, ak sa pasie vo vzdialenosti 10 metrov od nej? Hmotnosť kozy Grishka je 20 kg a tento rok kapusta narástla a šťavnatá, jej hmotnosť je 5 kg.

• Aká je vzdialenosť medzi guľôčkami s hmotnosťou 100 kg, ak sú navzájom priťahované silou 0,01 N?

DANÉ: rozhodnutie:

• DANÉ: rozhodnutie:

• m1=m2=100kgZo zákona sveta

• gravitácia:

• F= 0,01N F= G*m1m2/ R2

• _____________ vyjadrime vzdialenosť:

• R-? R = (G*m1m2/F) 1/2

• Poďme počítať:

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

• R = 8,2 x 10-3 m

• Odpoveď R = 8,2 x 10-3 m

• Dve rovnaké gule sú od seba vzdialené 0,1 m a sú priťahované silou 6,67 * 10 -15 N. Aká je hmotnosť každej gule?

DANÉ: rozhodnutie:

• DANÉ: rozhodnutie:

• m1=m2 = mZo zákona univerzálneho

• R=0,1 m gravitácia:

• F= 6,67*10-15N F= G*m1m2/ R2

• _____________ Vyjadrime hmotnosť telies:

• m-? m= (F*R2/G) 1/2

• Poďme počítať:

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

• m = 0,001 kg

• odpoveď: m = 0,001 kg

• Objav zákona univerzálnej gravitácie umožnil vysvetliť širokú škálu pozemských a nebeských javov:

• pohyb telies pod vplyvom gravitačných síl v blízkosti povrchu Zeme;

• pohyby planét slnečnej sústavy a ich prirodzených a umelých satelitov;

• trajektórie komét a meteorov;

• fenomén prílivov a odlivov;

• boli vysvetlené možné trajektórie nebeských telies;

• vypočítal zatmenie Slnka a Mesiaca, vypočítal hmotnosti a hustoty planét

Poďme si to zhrnúť:

• Poďme si to zhrnúť:

• Newtonova súprava

• čo všetky telá vo vesmíre vzájomne sa priťahujú.

• Vzájomná príťažlivosť medzi všetkými telesami sa nazýva gravitácia - Gravitačná sila.

§ 15, cvičenie 15 (3; 5)

• § 15, cvičenie 15 (3; 5)