Тема : Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей

Цель урока: продолжить формирование понятия «электрическое поле», ввести его основную характеристику; изучить принцип суперпозиции электрических полей.

Ход урока:

1.Оргмомент. Постановка цели и задач урока.

2.Проверка знаний:

Физический диктант

Электризация тел. Закон сохранения заряда. Закон Кулона

Как называется раздел физики, изучающий неподвижные заряженные тела? / электростатика /

Какое взаимодействие существует между заряженными телами, частицами? / электромагнитное /

Какая физическая величина определяет электромагнитное взаимодействие? / электрический заряд/

Зависит ли величина заряда от выбора системы отсчета? / Нет/

Можно ли сказать, что заряд системы складывается из зарядов тел, входящих в систему? / Можно/

Как называется процесс, приводящий к появлению на телах электрических зарядов? / Электризация/

Если тело электрически нейтрально, означает ли это, что оно не содержит электрических зарядов? / Нет/

Верно ли утверждение, что в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех тел системы остается постоянной? / Да/

Если в замкнутой системе число заряженных частиц уменьшилось, то означает ли это, что заряд всей системы тоже уменьшился? / Нет/

Создаем ли мы при электризации электрический заряд? / Нет/

Может ли заряд существовать независимо от частицы? / Нет/

Тело, суммарный положительный заряд частиц которого равен суммарному отрицательному заряду частиц, является… / Нейтральным/

Как изменится сила взаимодействия заряженных частиц с увеличением заряда любой из этих частиц? / Увеличится/

Как изменится сила взаимодействия при перемещении зарядов в среду? / Уменьшится/

Как изменится сила взаимодействия с увеличением расстояния между зарядами в 3 раза? / Уменьшится в 9 раз/

Как называется величина, характеризующая электрические свойства среды? / Диэлектрической проницаемостью среды/

В каких единицах измеряется электрический заряд? / В кулонах/

3.Изучение нового материала

Электрическое поле

Взаимодействие зарядов по закону Кулона является экспериментально установленным фактом. Однако не раскрывает физической картины самого процесса взаимодействия. И не отвечает на вопрос, каким путем осуществляется действие одного заряда на другой.

Фарадей дал следующее объяснение: Вокруг каждого электрического заряда всегда существует электрическое поле. Электрическое поле – материальный объект, непрерывный в пространстве и способный действовать на другие электрические заряды. Взаимодействие электрических зарядов есть результат действия поля заряженных тел.

Электрическое поле – поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами.

Обнаружить электрическое поле можно, если внести в данную точку пробный (положительный) заряд.

Пробный точечный заряд – такой заряд, который не искажает исследуемое поле (не вызывает перераспределения зарядов, создающих поле).

Свойства электрического поля:

Действует на заряды с некоторой силой.

Электрическое поле, создаваемое неподвижным зарядом, т.е. электростатическое не меняется со временем.

Электрическое поле – особый вид материи, движение которой не подчиняется законам механики Ньютона. У этого вида материи свои законы, свойства, которые нельзя спутать с чем-либо другим в окружающем мире.

Напряженность электрического поля

Физическая величина, равная отношению силы, с которой электрическое поле действует на пробный заряд q , к значению этого заряда, называется напряженностью электрического поля и обозначается :

.

Единицей напряженности является 1Н/Кл или 1В/м.

Векторы напряженности электрического поля и кулоновской силы сонаправлены.

Электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех точках пространства, называется однородным.

Линии напряженности (силовые линии) – линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора .

Чтобы с помощью линий напряженности можно было характеризовать не только направление, но и значение напряженности электростатического поля, их проводят с определённой густотой: число линий напряженности, пронизывающих единицу площади поверхности, перпендикулярную линиям напряженности, должно быть равно модулю вектора .

Если поле создается точечным зарядом, то линии напряженности - радиальные прямые, выходящие из заряда, если он положителен , и входящие в него, если заряд отрицателен .

Принцип суперпозиции полей

Опыт показывает, что если на электрический заряд q действуют одновременно электрические поля нескольких источников, то результирующая сила оказывается равной сумме, действующей со стороны каждого поля в отдельности.

Электрические поля подчиняются принципу суперпозиций:

Напряженность результирующего поля, создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности:

или

4. Закрепление материала

Решение задач из сб. задач под ред. Рымкевич №№ 696,697,698

Домашнее задание: §92,93,94

8 класс

Тема: Объяснение электрических явлений. Напряженность электрического поля. Действие электрического поля на заряды.

Цели урока: вспомнить виды электризации, выяснить механизм электризации в каждом случае, выяснить, в чем различие между проводниками и непроводниками.

Задачи : Образовательные : закрепление уже имеющихся знаний о электрическом заряде; рассмотрение возможных механизмов электризации; объяснение свойства проводников и непроводников с точки зрения внутреннего строения; формирование умения объяснять процессы с точки зрения внутреннего строения вещества.

Воспитательные: формирование коммуникативных качеств, культуры общения; формирование интереса к изучаемому предмету; стимулирование любознательности, активности на уроке; развитие работоспособности.

Развивающие: развитие познавательного интереса; развитие интеллектуальных способностей; развитие умений выделять главное в изучаемом материале развитие умений обобщать изучаемые факты и понятия.

Тип урока: лекция с элементами беседы.

Планируемые универсальные учебные действия

Предметные:

Объяснять электрические явления;

Приводить примеры электризации в окружающем мире;

Наблюдать процессы электризации; анализировать результаты опытов по электризации.

Коммуникативные: развивать монологическую и диалогическую речь, участвовать в коллективном обсуждении проблем, взаимодействовать со сверстниками.

Регулятивные: уметь определять понятия, строить умозаключения и делать выводы.

Познавательные: уметь анализировать знания, устанавливать причинно-следственные связи, структурировать знания

Личностные : формирование представлений о возможностях познания мира

Оборудование и материалы: электрометры, электроскоп, султаны, электростатический маятник (проводящая гильза);

Мультимедийный видеопроектор, интерактивная доска; презентация, карточки для раздачи.

План урока:

• Мотивация - актуализация урока–(5 мин.)
• открытие новых знаний (15 мин.)
• первичная проверка усвоения материала (5 мин.)
• домашнее задание (2 мин.)
• рефлексия (3 мин)
• дополнительные задания (5мин)

Ход урока

Здравствуйте ребята. Меня зовут Миляуша М.. Я думаю, мы с Вами подружимся и плодотворно поработаем. Я Вам раздам карточки для самооценок. Попробуйте оценить свои ответы, по ходу урока. А сейчас давайте с хорошим настроением начнем урок физики.

1. Мотивация - актуализация знаний.

Давайте посмотрим слайд 2. У мальчика и девочки волосы встали дыбом, струя воды искривилась, что же случилось?

Да сегодня мы попытаемся объяснить электрические явления, нарисовать электрическое поле, и его действие на заряды.

Тема нашего урока: «Объяснение электрических явлений. Напряженность электрического поля. Действие электрического поля на заряды»

Учитель: В повседневной жизни, с какими примерами электризации вы встречаетесь?

Ответы учащихся.

Учитель: В природе явлений, связанных с электризацией довольно много. Один из которых хорошо вам известная молния. Но бывают и редкие явления, которые завораживают, например огни святого Эльма на концах мачт кораблей, которые появляются за счет электризации окружающего воздуха во время шторма, молнии-спрайты в сильную грозу на высоте примерно от 50 до 130 километров (высота образования «обычных» молний - не более 16 километров), Молнии при извержении вулканов, полярное сияние.

Учитель: Давайте вспомним, что такое электризация?

Ученики: Сумма всех отрицательных зарядов в теле по абсолютному значению равна сумме всех положительных зарядов и тело в целом не имеет заряда. Оно электрически нейтрально.Это перераспределение зарядов, как мы видим на Земле постоянно происходит электризация некоторых слоев.

Учитель: Что мы изучали на прошлых уроках?

Ученики: На прошлых уроках мы рассмотрели наличие электрического поля у заряженных тел, также говорили о двух родах электрического заряда, о законе сохранения электрического заряда. О строении атома, электронах.

Учитель: Сегодня мы обобщим изученные ранее факты и понятия, а также рассмотрим различные электрические явления.

IV. Открытие новых знаний

После открытия электрона физики выяснили, что часть электронов может сравнительно легко отрываться от атома, превращая его в положительно или отрицательно заряженный ион. Каким же способом могут электризоваться тела? Рассмотрим эти способы.

1. Электризация трением (соприкосновением)

Демонстрация. Возьмем эбонитовую палочку и потрем о мех.

Вопрос: Сколько тел электризуются при трении?

Ответ: Электризуются всегда два тела.

Вопрос : Какие заряды приобретают тела при электризации трением?

Ответ : При электризации трением тела всегда приобретают разноименные заряды.

Учитель: В результате проведения многих опытов физики установили, что при электризации происходит не создание новых зарядов, а их перераспределение. Таким образом, выполняется закон сохранения заряда.

2. Электризация через влияние (Электростатическая индукция )

Демонстрация: Гильза притягивается к отрицательно заряженному эбониту

Вопрос: Как взаимодействуют нейтральное и отрицательно заряженное тело?
Ответ: Они притягиваются.

Вопрос: Почему же так происходит?

Ответ: Отрицательные заряды нейтрального тела смещаются в сторону противоположную той, с которой подносят отрицательно заряженное тело. Таким образом, со стороны отрицательно заряженного тела оказываются некомпенсированные положительные заряды, которые притягиваются к отрицательно заряженному телу.

Вопрос: Как взаимодействуют нейтральное и положительно заряженное тела?
Ответ: Притягиваются друг к другу.

Вопрос: После просмотра слайда ответьте, почему так происходит?
Ответ: Отрицательные заряды нейтрального тела смещаются в сторону, с которой поднесли положительно заряженное тело. С этой стороны образуется некомпенсированный отрицательный заряд, и тела притягиваются друг к другу.

Демонстрация . Проведем следующий опыт: возьмем эбонитовую палочку и зарядим её с помощью электризации трением. Поднесем палочку к шару электрометра, коснемся на некоторое время шара электрометра пальцем и уберем палочку, мы видим, что стрелка электрометра отклонилась.

Под действием электрического поля отрицательно заряженной палочки свободные электроны перераспределяются по поверхности металлической сферы

Электроны имеют отрицательный заряд, поэтому они отталкиваются от отрицательно заряженной эбонитовой палочки. В результате количество электронов станет избыточным на удаленной от палочки части сферы и недостаточным на ближней. Если коснуться сферы пальцем, то некоторое Демонстрация: Бумага притягивается к оргстеклу.

количество свободных электронов перейдут из сферы на тело исследователя

Вопрос. Бумага является диэлектриком, и в ней нет свободных электронов, а почему она притягивается к заряженной палочке?

Учитель: Вы еще по химии ознакомитесь с диполями. Диполь это молекула с разными зарядами на концах, например вода, где водород в силу меньшей электроотрицательности несет положительный заряд, а кислород отрицательный. В электрическом поле палочки диполи ориентируются, и диэлектрик притягивается к палочке.

Рассмотрим силовые линии электрического поля положительно и отрицательно заряженных частиц. Эти линии в физике 10 класса мы будем называть линии напряженности. Напряженность силовая характеристика электрического поля.

Демонстрация: Взаимодействие лепесточков заряженных султанов.

Напряженность электрического поля вокруг острых предметов больше, чем вокруг шарообразных или плоских поверхностей. Именно поэтому молния с большей вероятностью попадает в заостренный предмет, чем в находящийся рядом ровную поверхность. (слайд 32)

Электрическое поле определяется через действие на заряженную частицу или тело. Линии напряженности показывают в каком направлении электрическое поле действуют на положительный заряд. На отрицательный заряд действует в противоположном направлении.

ФИЗМИНУТКА. Встали, взяли ручки и покрутили в ладонях

(Почему не происходить электризация ручки?)

V. Закрепление изученного материала

Вопрос: Как изменится масса тела, если ему сообщить отрицательный заряд?
Ответ: Увеличится, так как тело приобретает избыточные электроны, а электроны обладают массой.

Вопрос: Какой процесс является общим ля любых типов электризации?
Ответ: Перераспределение зарядов.

Вопрос: Почему при заземлении почти весь заряд с тела уходит в землю?
Ответ: Чем больше тело, которому передают заряд, тем большая часть заряда на него перейдет. Земной шар очень велик по сравнению с телами, находящимися на нем.

Вопрос: Почему во время грозы не рекомендуется прятаться под одиноко стоящими деревьями?
Ответ: Чем меньше объем тела, тем больше концентрация заряда, молния с большей вероятностью ударит в тело с большей концентрацией заряда.

Вопрос: Почему стержень электроскопа делается из металла?
Ответ: Металлы являются проводниками.

Вопрос: Почему можно легко наэлектризовать эбонитовую палочку трением ее о кусок шерсти, но нельзя наэлектризовать железный стержень тем же способом?
Ответ: Эбонит – изолятор, заряды скапливаются на палочке и никуда не уходят. А железо – проводник, следовательно, появившиеся на железном стержне некомпенсированные заряды сразу же передаются другим телам, например – руке.

VI. Инструктаж домашнего задания

§ 31 изучить

Написать сообщение о пользе и вреде электризации

Сделать электроскоп в домашних условиях.

VII. Рефлексия

Давайте попробуем продолжить предложения

1. Мне было интересно…

2. Я понял, что…

3. Было полезно…

4. Я научился оценивать…

5. Мои коммуникативные навыки…

Карточки оставляем у преподавателя.

Спасибо за внимание и работу!
До свидания!

Дополнительные задания по слайду.

Цель: раскрытие материального характера электрического поля и формирование понятия напряжённости электрического поля

Задачи урока: ознакомить учащихся с силовой характеристикой электрического поля;

Формировать неформальные знания в истолковании понятия «напряженность электрического поля;

Воспитывать сознательное отношение к учебе и заинтересованность в изучении физики.

Оборудование: лёгкая металлическая гильза из фольги, палочка из оргстекла, султанчики на подставке, электрофорная машина, шарик на шёлковой нитке, пластины конденсатора, презентация, флеш-анимация

Ход урока

1. Повторение изученного

1. Сформулируйте закон Кулона
2. В чём физический смысл коэффициента k ?
3. Определите границы применимости закона Кулона?

1. Физический диктант. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. (взаимопроверка )
2. Изучение нового материала

1.Можно ли создать электрический заряд?

2. Создаём ли мы при электризации электрический заряд?

3. Может ли заряд существовать отдельно от частицы?

4. Тело, суммарный положительный заряд частиц которого равен суммарному отрицательному заряду частиц, является…..

5. Сила взаимодействия заряженных частиц с увеличением заряда любой из этих частиц…..

6. При помещении заряда в среду, сила взаимодействия между ними….

7. С увеличением расстояния между зарядами в 3 раза сила взаимодействия……

8. Величина, характеризующая электрические свойства среды, называется…

9. В каких единицах измеряется электрический заряд?

(1, Да; 2. Нет; 3. Нет; 4. Нейтральными; 5. Увеличивается; 6. Уменьшается; 7. Уменьшится в 9 раз; 8. Диэлектрическая проницаемость; 9. В кулонах )

1. Изучение нового материала

Взаимодействие зарядов по закону Кулона является экспериментально установленным фактом. (слайд 1 )Однако не раскрывает физической картины самого процесса взаимодействия. И не отвечает на вопрос, каким путём осуществляется действие одного заряда на другой.

Эксперимент 1 (с гильзой)Медленно подносим к подвешенной на нитке лёгкой металлической гильзе из фольги вертикально расположенную пластинку из плексигласа, предварительно зарядив её натиранием шерстью.

-Что происходит?(контакта нет, но гильза отклонилась от вертикали)

Эксперимент 2 (электрофорная машина, пластины сферического конденсатора, теннисный шарик подвешенный на шёлковой нити) Зарядив пластины, наблюдаем движение шарика между ними. Почему?

Так происходит взаимодействие на расстоянии. Может дело в воздухе, который находится между телами?

Эксперимент 3 (просмотр видеофрагмента, флеш-анимация)Откачивая воздух, наблюдаем, что листочки электроскопа по- прежнему отталкиваются друг от друга.

Какой можно сделать вывод? ( воздух не участвует во взаимодействии)

Как же тогда осуществляется взаимодействие?

Фарадей даёт следующее объяснение:

Вокруг каждого электрического заряда всегда существует электрическое поле. (слайд 2)

Чтобы характеризовать Э.П. нужно ввести величины.

Первая характеристика Поля - НАПРЯЖЁННОСТЬ.

Обратимся всё- таки вновь к закону Кулона (слайд 3 )

Рассмотрим действие поля на заряд, внесённый в поле пробного заряда.

……………………………………………

Таким образом, если посмотреть на отношение, то мы получим величине, которая и будет характеризовать действие поля в данной точке.

Обозначается буквой Е.

• Напряжённость Э.П.

Напряжённость Э.П. не зависит от величины заряда, векторная величина (силовая характеристика поля) Она показывает с какой силой поле действует на заряд, помещ(нный в это поле.

Подставляя в формулу выражение для силы, получим выражение для напряжённости поля точечного заряда

Как можно характеризовать поле, созданное несколькими зарядами?

Надо воспользоваьться векторным сложением сил, действующих на заряд, внесённый в поле и получим результирующую напряжённость Э.П. Такой случай называют - ПРИНЦИПОМ СУПЕРПОЗИЦИИ

(слайд 6)

Эксперимент 4. Опыты по демонстрации спектров электрических полей.(1.Опыты с султанами, установленными на изолирующих штативах и заряженных от электрофолрной машины. 2. Опыты с пластинами конденсатора, к которым приклеены одним концом бумажные полоски.)

Электрическое поле удобно изображать графическими линиями - СИЛОВЫЕ ЛИНИИ. СИЛОВЫЕ ЛИНИИ - это линии, указывающие направление силы, действующей в этом поле на помещённую в него положительно заряженную частицу(слайды 9,10,11 )

Силовые линии поля, создаваемого положительно (а) и отрицательно (б) заряженными частицами

Самым интересным случаем, является Э.П. созданное между двумя длинными заряженными пластинами. То между ними создаётся однородное Э.П.

Объяснение принципа суперпозиции, с помощью графического представления (слайды11,12,13 )

III. Закрепление знаний, умений, навыков

1. Вопросы для повторения

? Разбор вопросов:

а) Как следует понимать, что в данной точке существует электрическое поле?

б) Как следует понимать, что напряженность в точке А больще напряженности в точке В?

в) Как следует понимать, что напряженность в данной точке поля равна 6 Н/кл?

г) Какую величину можно определить, если известна напряженность в данной точке поля?

? 2. Разбор качественных задач [Тульчинский М.Е. Качественные задачи по физике в средней школе. - М.: Просвещение, 1972.]:

800. Два одинаковых по модулю заряда находятся на некотором расстоянии друг от друга. В каком случае напряженность в точке, лежащей на половине расстояния между ними, больше: если эти заряды одноимен-ные или разноименные ? (Разноименные. При одноименных точечных зарядах напряженность будет равна нулю.)

801. (При включении тока высокого напряжения на перьях птицы возникает статический электрический заряд, вследствие чего перья птицы топорщатся и расходятся (как расходятся кисти бумажного султана, соединенного с электро-статической машиной). Это пугает птицу, она слетает с провода.)

? Разбор расчётных задач [Рымкевич А.П. Сборник задач по физике, 10-11 кл. - М.: Дрофа, 2003.]:

698. (200 В/м)

699. Какая сила действует на заряд 12 нКл, помещенный в точку, в которой напряженность электрического поля равна 2 кН/Кл? (24 мкН)

Подведение итогов урока.

Домашнее задание :

1. Учебник Физика 10 Г.А.Мякишев, Б.Б.Буховцев § 88-89
2. Рымкевич А.П. № 703, 705

Просмотр содержимого документа
«Конспект урока с презентацией. Электрическое поле. Напряжённость электрического поля. Принцип суперпозиции полей»

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ.

Напряжённость

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ – это особая форма материи. Она создаётся покоящимися электрическими зарядами и проявляется действием на другие электрические заряды

напряжённость Э.П. не зависит от величины заряда, векторная величина (силовая характеристика поля)

- напряжённость поля точечного заряда

- принцип суперпозиции - напряжённость поля, создаваемого системой зарядов, равна векторной сумме напряжённостей полей, создаваемых каждым зарядом отдельности

СИЛОВЫЕ ЛИНИИ – это линии, указывающие направление силы, действующей в этом поле на помещённую в него положительно заряженную частицу

Силовые линии поля, создаваемого положительно (а) и отрицательно (б) заряженными частицами

ЛИНИИ НАПРЯЖЁННОСТИ называют непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с вектором напряжённости поля в данной точке

Свойства линий напряжённости

• Линии не замкнуты. Начинаются на +, заканчиваются на –
• Линии не пересекаются
• Где линии гуще, поле сильнее

• Почему птицы слетают с провода высокого напряжения, когда включают ток?

• Два одинаковых по модулю заряда находятся на некотором расстоянии друг от друга. В каком случае напряженность в точке, лежащей на половине расстояния между ними, больше: если эти заряды одноименные или разноименные ?

• В некоторой точке поля на заряд 2 нКл действует сила 0,4 мкН. Найти напряженность поля в этой точке.

• Какая сила действует на заряд 12 нКл, помещенный в точку, в которой напряженность электрического поля равна 2 кН/Кл

Предмет: Физика

Раздел дисциплины ЕГЭ: _________ _

Всего уроков в теме –_18___

№ урока из данной темы _4____

Тема урока « Электрический ток. Сила тока »

Конспект урока предоставлен

Ф.И.О. _ __ Брылёвой Лилией Закирзяновной_

Ученое звание, должность:учитель физики

Место работы: МОУ СШ №6

Конспект урока по физике

«Электрический ток. Сила тока».

Цели урока:

Образовательные - дать понятие электрического тока и выяснить условия, при которых он возникает. Ввести величины, характеризующие электрический ток.

Развивающие - формировать интеллектуальные умения анализировать, сравнивать результаты экспериментов; активизировать мышление школьников, умение самостоятельно делать выводы.

воспитательная - развитие познавательного интереса к предмету, расширение кругозора учащихся, показать возможность использования полученных на уроках знаний в жизненных ситуациях.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Оборудование: презентация по теме «Электрический ток. Сила тока».

План урока.

1. 
   Организационный момент.
2. 
   
3. 
   Актуализация знаний.
4. 
   Изучение нового материала.
5. 
   Закрепление.
6. 
   Подведение итогов.

Ход урока.

1. Организационный момент.

1. 
   Подготовка к усвоению нового материала.

На экране–слайд №1.

Сегодня мы познакомимся с понятиями: электрический ток, сила тока и с условиями, необходимыми для существования электрического тока.

3. Актуализация знаний.

На экране–слайд №2.

Всем вам хорошо известно словосочетание «электрический ток», но чаще мы используем слово «электричество». Эти понятия давно и прочно вошли в нашу жизнь, что мы даже не задумываемся над их значением. Так что же они означают?

На прошлых уроках мы с вами частично коснулись этой темы, а именно мы изучали неподвижные заряженные тела. Как вы помните, этот раздел физики называется электростатика.

На экране–слайд №3.

Хорошо, а теперь подумайте. Слово «ток», что означает?

Движение! А значит – «электрический ток», это движение заряженных частиц. Именно это явление мы с вами и будем изучать на следующих уроках.

В 8 классе мы с вами частично изучали это физическое явление. Тогда мы сказали, что: «электрический ток – направленное движение заряженных частиц».

Сегодня на уроке рассмотрим наиболее простой случай направленного движения заряженных частиц – постоянный электрический ток.

1. 
   Изучение нового материала.

На экране–слайд №4.

Для возникновения и существования постоянного электрического тока в веществе необходимо наличие свободных заряженных частиц, при движении которых в проводнике происходит перенос электрического заряда с одного места в другое.

На экране–слайд №5.

Однако если заряженные частицы совершают беспорядочное тепловое движение, как, например, свободные электроны в металле, то переноса заряда не происходит, а значит, нет и электрического тока.

На экране–слайд №6.

Электрический ток возникает лишь при упорядоченном (направленном) движении заряженных частиц (электронов или ионов).

На экране– слайд №7.

Как заставить заряженные частицы двигаться упорядоченно?

Нужна сила, действующая на них в определенном направлении. Как только эта сила перестает действовать, то упорядоченное движение частиц прекратится из-за электрического сопротивления, оказываемого их движению ионами кристаллической решетки металлов или нейтральных молекул электролитов.

На экране– слайд №8.

Так откуда берется такая сила? Мы говорили что, на заряженные частицы действует кулоновская сила F = q Е (сила Кулона равна произведению заряда на вектор напряженности), которая непосредственно связана с электрическим полем.

На экране–слайд №9.

Обычно именно электрическое поле внутри проводника служит причиной, вызывающей и поддерживающей упорядоченное движение заряженных частиц. Если внутри проводника имеется электрическое поле, то между концами проводника существует разность потенциалов. Когда разность потенциалов не меняется во времени, в проводнике устанавливается постоянный электрический ток.

На экране– слайд №10

Значит, кроме заряженных частиц для существования электрического тока необходимо наличие электрического поля .

При создании разности потенциалов (напряжения) между какими-либо точками проводника, равновесие зарядов нарушится и в проводнике произойдет перемещение зарядов, которое называем электрическим током.

На экране– слайд №11.

Таким образом, мы с вами установили два условия существования электрического тока:

наличие свободных зарядов,

наличие электрического поля.

На экране–слайд №12.

Итак: ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК - направленное, упорядоченное движение заряженных частиц (электронов, ионов и других заряженных частиц.). Т.е. электрический ток имеет определенное направление. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. Отсюда следует, что направление тока совпадает с направлением вектора напряженности электрического поля. Если ток образован движением отрицательно заряженных частиц, то направление тока считают противоположным направлению движения частиц. (Такой выбор направления тока не очень удачен, так как в большинстве случаев ток представляет собой упорядоченное движение электронов – отрицательно заряженных частиц. Выбор направления тока был сделан в то время, когда о свободных электронах в металлах ещё ничего не знали.)

На экране–слайд №13.

Движение частиц в проводнике мы непосредственно не видим. О наличии электрического тока приходится судить по тем действиям или явлениям, которые его сопровождают.

На экране–слайд№14.

Тепловое действие электрического тока. Проводник, по которому течет ток, нагревается (светится электрическая лампочка накаливания);

На экране–слайд№15.

Магнитное действие электрического тока. Проводник с током притягивает или намагничивает тела, поворачивается перпендикулярно к проводу с током магнитную стрелку;

На экране–слайд№16.

Химическое действие электрического тока. Электрический ток может изменять химический состав проводника, например, выделять его химические составные части (выделяются водород и кислород из подкисленной воды, налитой в U-образный стеклянный сосуд).

Магнитное действие является основным, так как наблюдается у всех проводников, тепловое отсутствует у сверхпроводников, а химическое наблюдается лишь у растворов и расплавов электролитов.

На экране–слайд №17.

Как многие физические явления электрический ток имеет количественную характеристику, называемой силой тока: если через поперечное сечение проводника за время ∆t переносится заряд ∆q, то среднее значение силы тока равно: I=∆q/∆t (сила тока равна отношению заряда ко времени).

Таким образом, средняя сила тока равна отношению заряда ∆q, прошедшего через поперечное сечение проводника за промежуток времени ∆t, к этому промежутку времени.

В СИ (системе интернациональной) единицей силы тока является ампер, обозначается 1 А = 1 Кл/с (Один ампер равен отношению 1кулона на 1 секунду)

Обратите внимание: если сила тока со временем не меняется, то ток называют постоянным.

На экране–слайд №18.

Сила тока может быть положительной величиной, если направление тока совпадает с условно выбранным положительным направлением вдоль проводника. В противном случае сила тока отрицательна.

На экране–слайд №19.

Для измерения силы тока используют прибор – амперметр. Принцип устройства этих приборов основан на магнитном действии тока. В электрическую цепь амперметр включается последовательно к тому прибору, у которого нужно измерить силу тока. Схематичное изображение амперметра – окружность, в центре буква А.

На экране–слайд №20.

Кроме того, сила тока связана со скоростью направленного движения частиц. Покажем эту связь.

Пусть цилиндрический проводник имеет поперечное сечение S. За положительное направление в проводнике примем направление слева направо. Заряд каждой частицы будем считать равным q 0. В объеме проводника, ограниченном поперечными сечениями 1 и 2 с расстоянием ∆L между ними, содержится частиц N = n·S·∆L, где n – концентрация частиц.

На экране–слайд №21.

Их общий заряд в выбранном объеме q = q 0 ·n·S·∆L (заряд равен произведению заряда частицы на концентрацию, площадь и расстояние). Если частицы движутся слева направо со средней скоростью v , то за время ∆t = ∆L/v равное отношению расстояния к скорости все частицы, заключенные в рассматриваемом объеме, пройдут через поперечное сечение 2. Поэтому сила тока находится по следующей формуле.

I = ∆q/∆t = (q 0 ·n·S·∆L·v)/∆L= q 0 ·n·S·v

На экране–слайд №22.

Используя эту формулу, попробуем определить скорость упорядоченного движения электронов в проводнике.

V = I/(e ·n·S),

Где e – модуль заряда электрона.

На экране–слайд №23.

Пусть сила тока I = 1А, а площадь поперечного сечения проводника S = 10 -6 м 2 , для меди концентрация n = 8,5 · 10 28 м -3 . Следовательно,

V=1/(1,6 ·10 -19 · 8,5·10 28 ·10 -6)=7·10 -5 м/с

Как мы видим, скорость упорядоченного движения электронов в проводнике мала.

На экране–слайд №24.

Чтобы оценить, на сколько мала, п редставим себе очень длинную цепь тока, например телеграфную линию между двумя городами, отстоящими один от другого, скажем, на 1000 км. Тщательные опыты показывают, что действия тока во втором городе начнут проявляться, т. е. электроны в находящихся там проводниках начнут двигаться, примерно через 1/300 секунды после того, как началось их движение по проводам в первом городе. Часто говорят не очень строго, но очень наглядно, что ток распространяется по проводам со скоростью 300000 км/с. Это, однако, не означает, что движение носителей заряда в проводнике происходит с этой огромной скоростью, так что электрон или ион, находившийся в нашем примере в первом городе, через 1/800 секунды достигнет второго. Вовсе нет. Движение носителей в проводнике происходит почти всегда очень медленно, со скоростью несколько миллиметров в секунду, а часто и еще меньшей. Мы видим, следовательно, что нужно тщательно различать и не смешивать понятия «скорость тока» и «скорость движения носителей заряда».

На экране–слайд №25.

Таким образом, та скорость, которую мы для краткости называем «скоростью тока»,- это скорость распространения вдоль проводника изменений электрического поля, а отнюдь не скорость движения в нем носителей заряда.

Поясним сказанное механической аналогией. Представим себе, что два города соединены нефтепроводом и что в одном из этих городов начал работать насос, повышающий в этом месте давление нефти. Это повышенное давление будет распространяться по жидкости в трубе с большой скоростью - около километра в секунду. Таким образом, через секунду начнут двигаться частицы на расстоянии, скажем, 1 км от насоса, через две секунды - на расстоянии 2 км, через минуту - на расстоянии 60 км и т. д. Спустя примерно четверть часа начнет вытекать из трубы нефть во втором городе. Но движение самих частиц нефти происходит значительно медленнее, и может пройти несколько суток, пока какие-нибудь определенные частицы нефти дойдут от первого города до второго. Возвращаясь к электрическому току, мы должны сказать, что «скорость тока» (скорость распространения электрического поля) аналогична скорости распространения давления по нефтепроводу, а «скорость носителей» аналогична скорости движения частиц самой нефти.

5. Закрепление.

На экране–слайд №26

Сегодня на уроке мы рассмотрели основное понятие электродинамики:

Электрический ток;

Условия необходимые для существования электрического тока;

Количественную характеристику электрического тока.

На экране–слайд №27

Теперь рассмотрим решение типовых задач:

1. Плитка включена в осветительную сеть. Какое количество электричества протекает через нее за 10 минут, если сила тока в подводящем шнуре равна 5А?

Решение: Время в системе СИ 10 минут = 600с,

По определению сила тока равна отношению заряда ко времени.

Отсюда,заряд равен произведению силы тока на время.

Q = I t = 5А 600 с = 3000Кл

На экране–слайд №28

2. Сколько электронов проходит через спираль лампы накаливания за 1с при силе тока в лампе1,6А?

Решение: Заряд электрона равен e = 1,6 10 -19 Кл,

Весь заряд можно вычислить по формуле:

Q = I t – заряд равен произведению силы тока на время.

Количество электронов равно отношению полного заряда к заряду одного электрона:

N = q/e

Отсюда следует

N = I t /e = 1,6А 1с/1,6 10 -19 Кл = 10 19

На экране– слайд №29

3. По проводнику в течение года протекает ток силой 1 А. Найдите массу электронов, прошедших за этот промежуток времени сквозь поперечное сечение проводника. Отношение заряда электрона к его массе e /m e = 1,76 10 +11 Кл/кг.

Решение: Массу электронов можно определить как произведение количества электронов на массу электрона М = N m e . Используя формулу N = I t /e (смотри предыдущую задачу), получаем, что масса равна

М = m e I t /e = 1А 365 24 60 60с/(1,76 10 +11 Кл/кг) = 1,8 10 -4 кг.

На экране– слайд №30

4. В проводнике, площадь поперечного сечения которого 1мм 2 , сила тока 1,6А. Концентрация электронов в проводнике 10 23 м -3 при температуре 20 0 С. Найдите среднюю скорость направленного движения электронов и сравните её с тепловой скоростью электронов.

Решение: Для определения средней скорости направленного движения электронов используем формулу

Q = q 0 n S v t (заряд равен произведению заряда частицы на концентрацию, площадь, скорость и время).

Так как I = q/t (сила тока равна отношению заряда ко времени),

То I = q 0 n S v => v= I/ (q 0 n S)

Вычислим и получим значение скорости движения электронов

V= 1,6А/(10 23 м -3 10 -6 м 1,6 10 -19 Кл) = 100 м/с

M v 2 /2 = (3/ 2) k T => (отсюда следует)

= 11500 м/с

Скорость теплового движения больше в 115 раз.

1. 
   Подведение итогов.

На уроке мы рассмотрели новые понятия. Какой этап изучения показался наиболее трудным? Наиболее важным? Наиболее интересным?

На экране– слайд №31

Запишите домашнее задание.

В.А.Касьянов Учебник физики 11класс. §1,2, задачи § 2 (1-5).

На экране– слайд№32.

Спасибо за внимание. Желаем успеха в самостоятельных упражнениях на эту тему!

Конспект проверен

Методистом отдела образования:_____________________________________

Экспертным советом ЕГПУ:__________________________________________

Дата:_____________________________________________________________

Подписи:__________________________________________________________

Тип урока: проблемно-развивающий

Цель урока: Создавать условия для:

• формирование представлений об электрическом поле и его действии на тело; электрической силе и ее зависимости от расстояния между телами.
• развития коммуникативной компетентности через умения анализировать, сравнивать, делать выводы;
• воспитания толерантности и сознательного отношения к учению.

Оборудование:

• линейка деревянная,
• стеклянная и эбонитовая палочка,
• электростатические гильзы,
• портреты Д. Максвелла, О. Кулона.

Технология урока: диалог.

Формы обучения: фронтальная, групповая, индивидуальная, в парах.

Методы обучения: словесные, практические.

Ход урок

1. Организационный момент (1 мин.)

Опыт: ложится на спинку стула линейка так, чтобы была в равновесии. Берется эбонитовая заряженная палочка и поносится к линейке, не прикасаясь ее. Линейка выходит из состояния покоя.

2. Актуализация знаний.

• Как вы можете объяснить результаты опыта?
• Почему линейка движется?

При изучении механики мы узнали, что действия одного тела на другое происходит непосредственно при взаимодействии тел, а в данном опыте не наблюдаем контакта, но наблюдаем движение.

• Как же объяснить в этом случае взаимодействие тел?

Записываем опорные слова на доске сила, взаимодействие.

• Можно предположить о существовании вокруг заряженного тела пространство с особыми свойствами. Возникла проблема, которую нужно решить.

Запись на доске слева (знак?).

Обозначим цели нашего урока (учащиеся формулируют цель урока, а учитель конкретизирует). Для разрешения проблемы показывается опыт. К спокойно висящей гильзе приближается заряженное тело эбонитовая палочка, а затем стеклянная при этом меняется расстояние между гильзой и заряженным телом. Результаты опыта анализируют учащиеся.

Запись на доске:

• Отталкивание.
• Притяжение.

• От чего зависит сила, с которой электрические тела взаимодействуют?

Запись на доске. От расстояния.

• Как взаимодействуют? (учащиеся делают вывод: чем ближе расстояние между телами, тем сильнее силы взаимодействия и наоборот).

Посмотрев и проанализировав опыты мы изучили, как происходит взаимодействие заряженных тел, а посредством чего это взаимодействие происходит, мы пока еще не знаем.

Учитель: изучением взаимодействия заряженных тел занимались многие ученые, но особый вклад внесли М. Фарадей и Д.Максвелл, О. Кулон. В результате чего было установлено, что всякое заряженное тело окружено особым свойством материи, которое называется электрическим полем.

Так что же это за пространство с особыми свойствами, посредствам которого осуществляется взаимодействие между заряженными телами?

Запись на доске. Электрическое поле.

На доске появляется опорный конспект.

Работа с учебником, со справочной литературой (учащиеся дают определение электрического поля, особенности электрического поля).

3. Систематизация знаний.

Учитель: сегодня на уроке мы познакомились с особым видом материи, которая существует независимо от нас и наших знаний о нем. И это называется электрическим полем, которое существует вокруг заряженного тела и поле одного заряда действует на поле другого заряда с некоторой силой и эту силу называют электрической силой (работа с опорным конспектом).

Работа в группах, за одну минуту вы должны найти решение задачи, которое вам будет предложена.

• К-1. Как, используя электрическое поле около заряженной палочки, заставить кусочек ваты парить в воздухе? Показать опыт и дать ему объяснение.
• К-2. Показать действие электрического поля с помощью подручного материала и дать объяснение.
• К-3. Во время проведения генеральной уборки в доме полированные поверхности, стекла, мы протираем сухой тряпкой из синтетической ткани, а окрашенные масляной краской - сырой? Почему мы по разному "относимся" к уборке?

А далее вам нужно оценить вашу работу на уроке. Предлагаются листки проверки знаний. Где вы должны ответить на вопросы. Затем вы дадите проверить ваши ответы товарищу по парте, где он уже выставит вам оценку.

4. Стадия рефлексии.

Лист для проверки знаний