Работа электростатического поля по перемещению заряда.

                                             Электрическое поле перемещает заряд, действуя на него

                                                 с силойF_эл = E·|q|Þ совершает работу.

Электрическое поле вызывает ускоренное прямолинейное движение заряда Þ изменяет его кинетическую или потенциальную энергию

А= Fs = qE∙Δd       А = q(φ₁ – φ₂)= q∙∆ φ = qU

А= −∆W_п= −(W_п2 − W_п1)     А= ∆W_к= W_к2 – W_к1

- Если поле совершает положительную работу (вдоль силовых линий), то потенциальная энергия заряженного тела уменьшается (согласно закону сохранения энергии увеличивается кинетическая энергия  и наоборот).

- Работа поля (электрической  силы) не зависит от формы траектории и на замкнутой траектории равна  нулю.

Эквипотенциальные поверхности- поверхности, все точки которых имеют одинаковый потенциал

для однородного поля                                                                                для поля точечного
- плоскость                                                                                                   заряда -                   

                                                                                                                      концентрические

                                                                                                                      сферы

 

Эквипотенциальная поверхность имеется у любого проводника в электростатическом поле, т.к. силовые линии перпендикулярны поверхности проводника. Все точки внутри проводника имеют одинаковый потенциал (Δφ = 0). Напряженность внутри проводника Е=0, значит и разность потенциалов внутри Δφ = 0.

Электроемкость С – характеристика проводника показывающая его способность накапливать электрический заряд на своей поверхности.

-не зависит от электрического заряда и напряжения.

- зависит от геометрических размеров проводников, их формы, взаимного

расположения, электрических свойств среды между проводниками.

                                     С =  = const [C] = Ф (Фарад)                     

Конденсатор - электротехническое устройство, служащее для быстрого накопления электрического заряда и быстрой отдачи его в цепь (два проводника, разделенных слоем диэлектрика ).

                                     где d много меньше размеров проводника.

 

                                  Обозначение на электрических схемах:

 

 

Все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора. Заряд конденсатора - это абсолютное значение заряда одной из обкладок конденсатора.

Виды конденсаторов:
1. по виду диэлектрика: воздушные, слюдяные, керамические, электролитические
2. по форме обкладок: плоские, сферические, цилиндрические
3. по величине емкости: постоянные, переменные (подстроечные).

 

Тип конденсатора	Схематическое изображение	Формула для расчета емкости	Примечания
Плоский конденсатор		C =	S - площадь пластины; d - расстояние между пластинами.

Виды соединений конденсаторов

                     параллельное                                       последовательное

                            С = С₁ + С₂                                                                   =  +

                               q = q₁ + q₂                                                                    q = q₁ = q₂ = const

                            U = U₁ = U₂                                                                     U = U₁ + U₂    

Конденсатор подключён к источнику тока	Конденсатор заряжен и отключён от источника тока
Uист. = Uс              Если менять d, S, ε то U = const,              а C и q меняются!	q = const                 C и  U меняются!

Энергия заряженного конденсатора

W =  =  =

Энергия конденсатора равна работе, которую совершит электрическое поле при сближении пластин конденсатора вплотную, или равна работе по разделению положительных и отрицательных зарядов, необходимой при зарядке конденсатора.

Обучающие задания.

1(А) При трении пластмассовой линейки о шерсть, шерсть заряжается положительно. Это объясняется тем, что …

1) электроны переходят с линейки на шерсть

2) протоны переходят с линейки на шерсть

3) электроны переходят с шерсти на линейку

4) протоны переходят с шерсти на линейку

2(А) Незаряженная цинковая пластина при освещении потеряла четыре электрона. Каким стал заряд пластины?

1) + 4 Кл              3) + 6,4∙10^-19 Кл

2) – 4 Кл                       4) − 6,4∙10^-19 Кл  

3(А) От капли, имеющей электрический заряд + 2 е,отделилась капля с зарядом + е. Модуль заряда оставшейся части капли …

1) увеличился

2) уменьшился

3) не изменился

4) мог увеличиться или уменьшиться  в зависимости от размера отделившейся капли.

Указание: применить закон сохранения электрического заряда.

4(А) Сила кулоновского взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов …

1) прямо пропорциональна расстоянию между ними.

2) обратно пропорциональна расстоянию между ними.

3) прямо пропорциональна квадрату расстояния межу ними.

4) обратно пропорциональна квадрату расстояния межу ними.

5(А) Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных электрических зарядов, если расстояние между ними уменьшить в n раз?

1) увеличится в n раз

2) уменьшится в n раз

3) увеличится в n² раз

4) уменьшится в n² раз

Указание: применить закона Кулона.

6(А) С какой силой взаимодействуют два маленьких заряженных шарика, находящиеся в вакууме на расстоянии 9 см друг от друга? Заряд каждого шарика равен 3∙10^-6 Кл.

1) 0,09 Н               3) 10 Н

2) 1 Н                  4) 3,3∙10⁶ Н

Указание: применить закона Кулона.

7(А) Силовая линия электрического поля – это …

1) линия, вдоль которой в поле будет двигаться положительный заряд.

2) линия, вдоль которой будет двигаться отрицательный заряд.

3) светящаяся линия в воздухе, которая видна при большой напряженности поля.

4) линия, в каждой точке которой напряженность поля направлена по касательной.

8(А) Как изменится модуль напряженности электрического поля, созданного точечным зарядом, при увеличении расстояния от этого заряда до точки в три раза?

1) увеличится в 3 раза

2) уменьшится в 3 раза

3) увеличится в9 раз

4) уменьшится в 9 раз

Указание: применить формулу напряженности поля точечного заряда.

9(А) В однородном электростатическом поле заряд перемещается по прямой АВС  (АВ = ВС). Работа, совершенная полем на участке АВ равна 100 Дж. Работа на участке ВС:

1) 0          2) 100 Дж        3) 200 Дж

4) зависит от взаимного расположения прямой АВС и линий напряженности поля.

10(А) Как изменится абсолютная величина работы электрического поля по перемещению электрона из одной точки поля в другую при увеличении разности потенциалов между точками в три раза?

1) уменьшится в 9 раз 

2) уменьшится в 3 раза

3) увеличится в 3 раза

4) не изменится

Указание: применить формулу разности потенциалов.

11(А) Если разность потенциалов между пластинами конденсатора увеличить в три раза, то его электроемкость …

1) увеличится в 3 раза

2) уменьшится в 3 раза

3) не изменится

4) уменьшится в 9 раз

12(А) Емкость конденсатора – это…

1) объём пространства между пластинами

2) суммарный объём его пластин

3) отношение суммарного заряда на пластинах к разности потенциалов между пластинами

4) отношение модуля заряда на одной пластине к разности потенциалов между пластинами

13(А) Плоский воздушный конденсатор зарядили и отключили от источника тока. Как изменится энергия электрического поля внутри конденсатора, если расстояние между пластинами конденсатора уменьшить в 3 раза?

1) увеличится в 3 раза

2) уменьшится в 3 раза

3) увеличится в 9 раз

4) уменьшится в 9 раз

Указание: применить формулу энергии электрического поля конденсатора.

14(В) Между горизонтальными пластинами заряженного конденсатора напряженность которого 50 Н/м находится в равновесии пылинка имеющая заряд 2∙10^-8 Кл. Какова ее масса?

15(С) Горизонтально расположенная положительно заряженная пластина создает вертикально направленное однородное электрическое поле напряженностью 10⁵ В/м. Hа нее с высоты 10 см падает шарик массой 40 г, имеющий отрицательный заряд -10^-6 Кл и начальную скорость 2м/с, направленную вертикально вниз. Какую энергию шарик передаст пластине при абсолютном неупругом ударе? Ответ округлить с точностью до сотых.

Ответы к обучающим заданиям.

А1	А2	А3	А4	А5	А6	А7	А8	А9	А10	А11	А12	А13	В14	С15
3	3	2	4	3	3	4	4	2	3	3	4	2	10-7 кг	0,13  Дж

14(В)  mg - F_т= 0; mg = F; F = qE; m = qE/g; m =10^-7 кг

15(С) Потенциальная энергия тела в поле тяжести: Е_п = mgh

           Потенциальная энергия заряда в электрическом поле: Е_п = qЕh

           Из закона сохранения энергии: Е = (mg+qЕ)∙h + mυ₀²/2 = 0,13 Дж

Тренировочные задания.

1(А) На тонких шелковых нитях подвешены два заряженных одинаковых шарика (см. рис). Какое из утверждений верно?

1) Заряды шариков обязательно

равны по модулю.

2) Силы, действующие на

каждый из шариков, различны.

3) Заряды шариков имеют одинаковый знак

4) Заряды шариков имеют разные знаки.

2(А) Заряд электрона был установлен в опытах …

1) Дж, Дж. Томсона 3) Э. Резерфорда

2) Р. Милликена     4) М. Фарадея

3(А) Альфа-частица, являющаяся ядром атома гелия, попадает в пылинку, несущую избыточный электрон, и застревает в ней. Заряд пылинки после этого …

1) 3 Кл           3) 1,6∙10^-19 Кл

2) 1 Кл           4) 3,2∙10^-19 Кл

4(А) Сила взаимодействия между двумя точечными заряженными телами F. Чему станет равна сила взаимодействия между телами, если каждый заряд на телах увеличить в 3 раза?

1) увеличится в 3раза

2) уменьшится в 3 раза

3) увеличится в 9 раз

4) уменьшится в 9 раз

5(А) Во сколько раз изменится сила кулоновского отталкивания двух одинаковых  зарядов, если, не изменяя расстояние между ними перенести две трети заряда с первого заряда на второй?

1) не изменится

2) увеличится в 2 раза

3) уменьшится в 2 раза

4) уменьшится в 1,8 раза

6(А) Если в поле положительного заряда вносится равный ему по модулю положительный заряд, то напряженность поля в точке на середине отрезка, соединяющего заряды …

1) увеличится в 4 раза

2) обратится в нуль

3) увеличится в 2 раза

4) уменьшится в 2 раза

7(А) Как изменится напряженность электрического поля, созданного точечным зарядом при увеличении расстояния от него в 2 раза …

1) не изменится

2) уменьшится в 2 раза

3) уменьшится в 4 раза

4) уменьшится в 16 раз

8(А) Сила, действующая в поле на заряд в 4∙10^-5 Кл , равна 20 Н. Напряженность поля в этой точке равна …

1) 5∙10⁵ Н/Кл           3) 0,2∙10^-5 Н/Кл

2) 8∙10^-4 Н/Кл          4) 5∙10^-6 Н/Кл

9(А) Как изменится напряжение на обкладках конденсатора, если расстояние между его обкладками увеличить в 2 раза?

1) увеличится в 2 раза

2) уменьшится в 2 раза

3) увеличится в 4 раза

4) уменьшится в 4раза

10(А) Если заряд создает электрическое поле не в вакууме, а в диэлектрике с диэлектрической проницаемостью ε, то напряженность поля по сравнению с вакуумом …

1) уменьшится в ε² раз

2) уменьшится в ε раз

3) увеличится в ε раз

4) увеличится в ε² раз

11(А) В импульсной фотовспышке лампа питается от конденсатора емкостью 800 мкФ, заряженного до разности потенциалов 300В. Чему равна энергия вспышки?

1) 0,36 Дж      3) 36 Дж

2) 360 Дж       4) 3600 Дж

12(А) Разность потенциалов между точками, лежащими на одной силовой линии на расстоянии 5 см друг от друга, равна 150 В. Найдите напряженность электростатического поля, если известно что поле однородно.

1) 3 кВ/м        3) 30 кВ/м

2) 300 В/м      4) 750 В/м

13(А) С помощью какой из приведенных ниже формул можно рассчитать энергию электрического поля конденсатора?

1)               2)    3)     4)

14(В) Плоский конденсатор емкостью С₀ заполняется диэлектриком. Одна половина конденсатора заполняется парафином с проницаемостью ε₁ = 2,2, а вторая плексигласом с проницаемостью ε₂ = 3,4. Во сколько раз изменится емкость конденсатора?  

15(С) Конденсатор, электрическая емкость которого С₁= 5 мкФ, заряжен так, что разность потенциалов между пластинами U₁=100 В. Второй конденсатор С₂=10 мкФ, имеет разность потенциалов между пластинамиU₂ = 50 В. Одноименно заряженные пластины конденсаторов попарносоединили проводниками. Чему равен модуль разности потенциалов между пластинами каждого конденсатора?

---

Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 129; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!