Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Потенциальная энергия заряжённого тела

ФИЗИКА – 10

Урок № 71

«Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Потенциальная энергия заряжённого тела»

(план-конспект)

Учебник: Физика. 10 класс: учебник для общеобразовательных организаций : базовый уровень / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский; под ред. Н.А. Парфентьевой. ­— 4-е изд. — М.: Просвещение, 2018. — 416 с. : ил. —(Классический курс).

Количество часов: 102 (3 час/нед.)

Учитель физики: ­­________________­ /­ Новиков И.О.

Урок № 71

«Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Потенциальная энергия заряжённого тела»

Цели урока:

• сформировать понятия «свободный заряд», «электростатическое поле внутри проводника»; «проводники», «полупроводники», «диэлектрики», «поляризация диэлектриков»; «потенциальная энергия»; «работа эл/стат. поля»

• изучить практическое применение электростатической защиты;

• выяснить природу диэлектриков на основе электронной теории;

• раскрыть практическое значение диэлектриков в народном хозяйстве.

• получить формулы для вычисления работы электрического поля;

• формировать умения выделять и характеризовать физические явления.

МТО: компьютер, проектор, ЭП Ф-10.

ХОД УРОКА

1. Приветствие. Организационный момент

2. Проверка Д/З. Физический диктант:

Физический диктант

1. Как называется поле неподвижных зарядов? (электростатическое)

2. Что является источником электрического поля? (заряд)

3. Главное свойство любого электрического поля? (действие на зяряды)

4. Назовите силу, с которой взаимодействуют заряды? (Кулоновская)

5. Назовите ф. величину, равную отношению F/q? (напряжённость)

6. Запишите единицу измерения напряжённости э. п. (Н/Кл=В/м)

7. Как изменится сила, действующая на заряд, если напряжённость э.п. увеличить в 2 раза? (увеличится. в 2 раза)

8. Запишите формулу напряжённости поля точечного заряда (E=kq/r²)

9. Как направлены силовые линии напряжённости точечного положительного заряда. Нарисуйте. (от заряда)

1. Изучение нового материала

ПРОВОДНИКИ И ПОЛУПРОВОДНИКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ

На силу взаимодействия между заряжёнными частицами существенно влияет среда, в которой они находятся. Согласно закону Кулона в среде сила взаимодействия всегда меньше, чем в вакууме. Любая среда ослабляет напряженность поля.

Все вещества по уровню подвижности заряж. частиц делят на группы:

ПРОВОДИМОСТЬ ВЕЩЕСТВ

проводники полупроводники диэлектрики

Проводники – вещества, которые проводят электрический ток; есть свободные заряды (е). (металлы, соли)

Свободные заряды – заряжённые частицы, способные свободно перемещаться в проводнике под влиянием электрического поля.

Если проводник поместить в электрическое поле, то его свободные электроны придут в движение. Проводник начнёт заряжаться. Одна часть под действием поля заряжается отрицательно, другая – положительно. Это явление называется электростатической индукцией. Заряды на поверхности создают своё поле, тем самым компенсирую внешнее поле. Напряжённость внутри проводника равна нулю (Е=0), так как весь заряд сосредоточен на поверхности проводника.

Кристаллическая решетка металла

Полупроводники – вещества, в которых количество свободных зарядов зависит от внешних условий (температура). (Si, Ge, оксиды, сульфиды, минералы)

Диэлектрики – вещества, которые не проводят электрический ток; нет свободных зарядов. (газы, стекло, фарфор)

ВИДЫ ДИЭЛЕКРИКОВ

полярные неполярные

не совпадают – центры распределения «+» и «–» зарядов – совпадают

(спирты, вода) (инерт. газы, О₂, Н₂)

В диэлектрике заряжённые частицы не могут перемещаться под действие эл. поля, так как связаны между собой. Молекула диэлектрика – «диполь» – система двух равных по модулю, но противоположных по знаку зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга.

ДЕМОНСТРАЦИЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ ДИЭЛЕКТРИКОВ

(электронное приложение)

В результате поляризации возникает поле, создаваемое связанными поляризованными зарядами и направленное против внешнего поля. , где – напряжённость внутри поля, – напряжённость внешнего поля, – напряжённость поля, создаваемого поляризованными зарядами.

Диэлектрическая проницаемость среды – ф. в., равная отношению модуля напряжённости поля в вакууме к модулю напряжённости в диэлектрике.

ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЁННОГО ТЕЛА

Заряжённые тела в процессе взаимодействия перемещаются, следовательно, они совершают работу.

В однородном электростат. поле на заряд действует сила . При перемещении заряда из точки 1 в точку 2. Электрическое поле совершает работу:

.

Работа не зависит от формы траектории. Она равна изменению потенциальной энергии:

Потенциальная энергия заряда в однородном электростатическом поле равна:

Физический смысл имеет изменение потенциальной энергии, которое определяется работой при перемещении заряда из начального положения в конечное. На замкнутой траектории, когда заряд возвращается в начальную точку, работа поля равна нулю:

1. Домашнее задание

§ 92-93, вопросы, Г: 9.4.2 №4-7