для определения направления вектора напряженности в изучаемую точку вносят пробный заряд каким

Определение напряженности в любой точке электрического поля

Разделы: Физика

Цель урока: дать понятие напряжённости электрического поля и ее определения в любой точке поля.

Электрическое поле – это особая форма материи, о существовании которой можно судить только по ее действию. Экспериментально доказано, что существуют два рода зарядов, вокруг которых существуют электрические поля, характеризующиеся силовыми линиями.

Графически изображая поле, следует помнить, что линии напряженности электрического поля:

Рис.1

Силовые линии положительного заряда:

Рис.2

Силовые линии отрицательного заряда:

Рис.3

Силовые линии одноименных взаимодействующих зарядов:

Рис.4

Силовые линии разноименных взаимодействующих зарядов:

Рис.5

Силовой характеристикой электрического поля является напряженность, которая обозначается буквой Е и имеет единицы измерения или . Напряженность является векторной величиной, так как определяется отношением силы Кулона к величине единичного положительного заряда

В результате преобразования формулы закона Кулона и формулы напряженности имеем зависимость напряженности поля от расстояния, на котором она определяется относительно данного заряда

где: k – коэффициент пропорциональности, значение которого зависит от выбора единиц электрического заряда.

q – электрический заряд (Кл);

r – расстояние от заряда до точки в которой определяется напряженность.

Направление вектора напряженности совпадает с направлением силы Кулона.

Электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех точках пространства, называется однородным. В ограниченной области пространства электрическое поле можно считать приблизительно однородным, если напряженность поля внутри этой области меняется незначительно.

Общая напряженность поля нескольких взаимодействующих зарядов будет равна геометрической сумме векторов напряженности, в чем и заключается принцип суперпозиции полей:

Рассмотрим несколько случаев определения напряженности.

1. Пусть взаимодействуют два разноименных заряда. Поместим точечный положительный заряд между ними, тогда в данной точке будут действовать два вектора напряженности, направленные в одну сторону:

Е₃₁ – напряженность точечного заряда 3 со стороны заряда 1;

Е₃₂ – напряженность точечного заряда 3 со стороны заряда 2.

Согласно принципу суперпозиции полей общая напряженность поля в данной точке равна геометрической сумме векторов напряженности Е₃₁ и Е₃₂.

Напряженность в данной точке определяется по формуле:

где: r – расстояние между первым и вторым зарядом;

х – расстояние между первым и точечным зарядом.

Рис.6

2. Рассмотрим случай, когда необходимо найти напряженность в точке удаленной на расстояние а от второго заряда. Если учесть, что поле первого заряда больше, чем поле второго заряда, то напряженность в данной точке поля равна геометрической разности напряженности Е₃₁ и Е₃₂.

Формула напряженности в данной точке равна:

Е = kq1/(r + a) 2 – kq₂/a 2

Где: r – расстояние между взаимодействующими зарядами;

а – расстояние между вторым и точечным зарядом.

Рис.7

Рис.8

Исходя из данной работы, следует, что напряженность в любой точке поля можно определить, зная величины взаимодействующих зарядов, расстояние от каждого заряда до данной точки и электрическую постоянную.

4. Закрепление темы.

1. Продолжить фразу: “электростатика – это …

2. Продолжить фразу: электрическое поле – это ….

3. Как направлены силовые линии напряженности данного заряда?

4. Определить знаки зарядов:

5. Указать вектор напряженности.

6. Определить напряженность в точке В исходя из суперпозиции полей.

1. Продолжить фразу: “электростатика – это …

2. Продолжить фразу: напряженностью называется …

3. Как направлены силовые линии напряженности данного заряда?

4. Определить заряды.

5. Указать вектор напряженности.

6. Определить напряженность в точке В исходя из суперпозиции полей.

Источник

Для определения направления вектора напряженности в изучаемую точку вносят пробный заряд каким

Электрическое поле

Потенциал. Разность потенциалов

Связь между вектором напряженности и потенциалом

Свойства электрического поля

Конденсаторы

Электрическое поле в диэлектрике

Электрическое поле

Формулировка задания: Укажите правильный ответ Содержание задания: Задана картина линий напряженности электрического поля (см. рис. 1.). В какой точке А, В или С — сила, действующая на внесенный в поле пробный заряд, будет наибольшей? 1) А; 2) В; 3) С; 4) во всех точках сила одинакова по величине Напряженностью электрического поля в данной точке называется отношение силы, действующей со стороны электрического поля на покоящийся пробный заряд Известно, что густота силовых линий пропорциональна модулю вектора напряженности. Поскольку в точке В густота линий наибольшая, следовательно в этой точке и сила, действующая на внесенный в поле пробный заряд, будет наибольшей. Верный ответ 2). Формулировка задания: Укажите правильный ответ Содержание задания: Укажите направление напряженности результирующего поля в точке А (см. рис.). Поле образовано двумя разноименными одинаковыми по величине зарядами. 1) вправо; 2) влево; 3) вверх; 4) вниз; 5) равна нулю Рис. 3.

Таким образом, напряженность результирующего поля направлена влево (см. рис.3). Верный ответ 2).

Формулировка задания: Укажите все верные варианты ответов Содержание задания: Дана система точечных зарядов в вакууме и замкнутые поверхности S1, S2, S3 и S4. Поток вектора напряженности электростатического поля отличен от нуля через поверхность… Решение: Согласно теореме Гаусса для электростатического поля в вакууме поток Ф вектора сквозь произвольную замкнутую поверхность S равен алгебраической сумме зарядов, заключенных внутри этой поверхности, деленной на e 0 : Поток Ф 1 через поверхность S 1 равен . Поток Ф2 через поверхность S 2 тоже равен . Поток Ф3 через поверхность S 3 равен . Поток Ф4 через поверхность S 4 равен 0. Таким образом, верные варианты ответов: 1), 2), 3). Формулировка задания: Укажите правильный ответ Содержание задания: Точечный заряд +q находится в центре сферической поверхности. Если увеличить радиус сферической поверхности, то поток вектора напряженности электростатического поля через поверхность сферы. Варианты ответов: 1) уменьшится, 2) увеличится, 3) не изменится. Решение: Согласно теореме Гаусса е поток Ф вектора напряженности сквозь произвольную замкнутую поверхность равен т.е. определяется величиной заряда, заключенного внутри замкнутой поверхности. Поскольку после увеличения радиуса сферической поверхности заряд остался прежним, следовательно, поток не изменился. Верный ответ 3). Потенциал. Разность потенциалов

Формулировка задания: Укажите правильный ответ 1 ) наибольшая работа совершается при движении по траектории 1; 2 ) работа в обоих случаях одинакова и не равна нулю; 3 ) наибольшая работа совершается при движении по траектории 2; 4 ) работа в обоих случаях одинакова и равна нулю; Решение: Электростатическое поле является потенциальным, следовательно, работа, которая совершается силами поля над пробным зарядом, не зависит от траектории движения заряда, а определяется только положениями начальной и конечной точек. Верный ответ 2). Формулировка задания: Укажите правильный ответ 1) j = 0, 2) , 3) , 4) Согласно принципу суперпозиции, потенциал системы неподвижных точечных зарядов равен сумме потенциалов, создаваемых отдельными зарядами: Формулировка задания: Укажите правильный ответ , Формулировка задания: Укажите правильный ответ Связь между вектором напряженности и потенциалом Формулировка задания: Укажите правильный ответ Варианты ответов: 1; 2; 3; 4. Благодаря равномерному распределению заряда по поверхности сферы, поле обладает сферической симметрией. Поэтому линии напряженности направлены радиально (см. рис. 10 ). Известно, что , т.е. направления и вектора grad j противоположны. Следовательно, верный ответ 4). Формулировка задания: Укажите правильный ответ Содержание задания: На рис. 11 показаны эквипотенциальные линии системы зарядов и значения потенциала на них. Вектор напряженности электрического поля в точке А ориентирован в направлении… Варианты ответов: 1; 2; 3; 4. grad – это вектор, показывающий направление наибольшего роста скалярной функции. Знак минус показывает, что вектор направлен в сторону убывания потенциала. Следовательно, верный ответ 1). Формулировка задания: Укажите все верные варианты ответов Содержание задания: Относительно статических электрических полей справедливы утверждения: 1. Электростатическое поле действует как на неподвижные, так и на движущиеся электрические заряды. 2. Поток вектора напряженности электростатического поля сквозь произвольную замкнутую поверхность всегда равен нулю. 3. Электростатическое поле является потенциальным. Решение: Чтобы справиться с заданием, необходимо внимательно ознакомиться с разделом «Конспект лекций» (параграфы 1.3 и 1.4). Формулировка задания: Укажите правильный ответ Содержание задания: Укажите, на каком графике правильно показана зависимость напряженности Е электростатического поля от расстояния r между центром равномерно заряженной сферической поверхности радиуса R и точкой, в которой определяют напряженность поля. Формулировка задания: Укажите правильный ответ Содержание задания: На рис. 12 изображены линии напряженности электрического поля. Укажите верное соотношение для потенциала j в точках А, В и С. Свойства электрического поля 1) 2) 3) Решение: Чтобы справиться с заданием, необходимо внимательно ознакомиться с разделом «Конспект лекций» (параграф 1.3.5.Теорема Гаусса для поля в вакууме). Формулировка задания: Укажите правильный ответ Содержание задания: Три одинаковых конденсатора один раз соединены последовательно, другой параллельно. Во сколько раз и когда емкость батареи конденсаторов будет больше? 1) 2) 3) 4) 5) Емкость батареи конденсаторов при последовательном соединении Емкость батареи конденсаторов при параллельном соединении Следовательно, Формулировка задания: Укажите правильный ответ Содержание задания: Три конденсатора емкостями С1 =1 мкФ, С2 = 2 мкФ и С3 = 3 мкФ соединены последовательно и присоединены к источнику напряжения с разностью потенциалов U = 220 В. Какое напряжение установится между пластинами конденсатора С1? 1) 120 В, 2) 60 В, 3) 40 В, 4) 20 В. Емкость батареи конденсаторов при последовательном соединении находится по формуле При последовательном соединении величина заряда на пластинах всех конденсаторов одинакова по величине Формулировка задания: Укажите правильный ответ Содержание задания: При помещении диэлектрика, состоящего из неполярных молекул в электростатическое поле … 1) в образце присутствуют только индуцированные электрические дипольные моменты атомов; вектор поляризованности образца направлен против направления внешнего поля; 2) в образце присутствуют только индуцированные электрические дипольные моменты атомов; вектор поляризованности образца направлен по направлению внешнего поля; 3) происходит ориентирование имевшихся электрических дипольных моментов молекул; вектор поляризованности образца направлен против направления внешнего поля; 4) происходит ориентирование имевшихся электрических дипольных моментов молекул; вектор поляризованности образца направлен по направлению внешнего поля. Для количественного описания поляризации диэлектрика используется векторная величина – поляризованность. Для большинства изотропных диэлектриков поляризованность линейно зависит от напряженности поля в диэлектрике: Напряжение U 1 между пластинами конденсатора С1 находится по формуле Формулировка задания: Укажите правильный ответ Содержание задания: В плоском конденсаторе увеличили расстояние между пластинами в 3 раза, а площадь пластин уменьшили в 2 раза. Как изменилась емкость конденсатора? 1) уменьшилась в 6 раз; 2) увеличилась в 6 раз; 3) не изменилась; 4) увеличилась в 3 раза; 5) уменьшилась в 2 раза. Электрическое поле в диэлектрике , Следовательно, в ерный ответ 2). Формулировка задания: Выберите несколько вариантов ответа Содержание задания: Для полярного диэлектрика справедливы утверждения: 1) образец полярного диэлектрика в неоднородном внешнем электрическом поле втягивается в область более сильного поля; 2) диэлектрическая восприимчивость обратно пропорциональна температуре; 3) дипольный момент молекул полярного диэлектрика в отсутствие внешнего поля равен нулю. О бразец полярного диэлектрика состоит из п олярных молекул, которые вследствие асимметрии имеют ненулевой дипольный момент. Из теории известно, что в неоднородном электрическом поле диполь будет одновременно поворачиваться, растягиваться и втягиваться в область более сильного поля. Для большинства изотропных диэлектриков поляризованность линейно зависит от напряженности поля в диэлектрике: Формулировка задания: Укажите правильный ответ Содержание задания: На рисунке представлены графики, отражающие характер зависимости поляризованности Р диэлектрика от напряженности поля Е. Укажите зависимость, соответствующую неполярным диэлектрикам. Для большинства изотропных диэлектриков поляризованность линейно зависит от напряженности поля в диэлектрике: Источник ← для определения микобактерий туберкулеза мокроту накапливают в течение какого времени для определения уровня прогрессивности какого либо общества → Вам также понравится На вкус и цвет что значит 21.07.202207.08.2022 admin 0 Найти за что штраф 23.07.202212.08.2022 admin 0 На что ловить сома в сентябре в пруду 23.07.202211.08.2022 admin 0 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сохранить моё имя, email и адрес сайта в этом браузере для последующих моих комментариев.