Проводники и диэлектрики в электростатическом поле

Проводники и диэлектрики в электростатическом поле

10 класс база

Проверочной тест

1. В однородном электростатическом поле перемещается положительный заряд из точки М в точку N по разным траекториям (рис. 43). В каком случае работа сил электростатического поля больше?

А. 1 Б. 2 В. Во всех случаях работа сил электростатического поля одинакова.

2. На рисунке 44 показаны линии напряженности электростатического поля и две эквипотенциальные поверхности. В какой точке ( М или N ) потенциал больше?

А. В точке М Б. В точке N В. Потенциал в точках М и N одинаков

3. Как меняется кинетическая энергия электрона при его приближении к положительному заряду (рис. 45)?

А. Увеличивается Б. Уменьшается В. Не изменяется

4. На рисунке 46 представлена картина эквипотенциальных поверхностей некоторого электростатического поля. По какой траектории нужно перемещать электрический заряд из точки 1 , чтобы работа сил поля была

наибольшей?

А. По траектории 1-2 Б. По траектории 1-3 В. По всем траекториям одинакова

5. Напряженность электростатического поля между двумя точками в однородном электростатическом поле равна 100 В/м, а расстояние между ними 5 см. Чему равна разность потенциалов между этими точками?

А. 5 В Б. 10 В В. 20 В

Вещество

проводит электрические заряды

не проводит электрические заряды

Разделите предложенные вещества на 2 группы.

азот, алюминий, вода, железо, керосин,

масло, медь, парафин, поваренная соль,

стекло, человек

?

?

алюминий

железо

азот

вода

медь

керосин

масло

парафин

поваренная соль

стекло

Проводники

Диэлектрики

алюминий

железо

азот

вода

медь

керосин

масло

парафин

поваренная соль

стекло

человек?

Чем отличаются проводники от диэлектриков?

В проводниках есть свободные носители зарядов, в диэлектриках нет.

проводник

Красные кружки –электроны,

синие – положительные ионы.

проводник

Поместим проводник во внешнее однородное электрическое поле, созданное двумя параллельными пластинами.

Поставим знаки зарядов на пластинах.

+

-

проводник

Изобразим графически электрическое поле.

Что произойдет с электронами?

+

-

+

-

В проводнике появляется свое поле, направленное

противоположно внешнему.

Поля скомпенсировали друг друга. Результирующее поле внутри проводника равно 0.

Выводы: электростатическое поле внутрь проводника не проникает, заряды скапливаются на поверхности проводника.

В  разделении зарядов  и заключается  явление электростатической индукции. Благодаря этому явлению осуществляется электростатическая защита .  Если какой-либо прибор необходимо защитить от внешних электрических полей, то его помещают в проводящую оболочку

http://www.youtube.com/watch?v=9NB17Na4lKo#t=15

«Клетка Фарадея»

Впервые явление электростатической защиты было обнаружено М.Фарадеем в 1836 году. Большая деревянная клетка была оклеена тонкими листами олова, изолирована от земли и сильно заряжена. В клетке находился сам Фарадей с очень чувствительным электроскопом. Несмотря на то, что при приближении к клетке тел, соединенных с землей, проскакивали искры, внутри клетки электрическое поле не обнаруживалось.

Диэлектрик

Диэлектриками называются материалы, в которых нет свободных электрических зарядов

Диэлектрик

полярный

неполярный

Диэлектрик

Термин «диэлектрик» происходит от греческого слова dia — через, сквозь и английского слова electric — электрический . Этот термин ввел М. Фарадей в 1838 г. для обозначения веществ, в которые проникает электрическое поле

Чтобы разобраться, почему в диэлектрике нет свободных зарядов, рассмотрим его строение на примере типичного диэлектрика - поваренной соли. У натрия во внешней оболочке один валентный электрон, слабо связанный с атомом.

У хлора семь валентных электронов и для завершения энергетического уровня ему не хватает одного электрона. Хлор захватывает недостающий электрон у натрия. Натрий, отдавая электрон, заряжается положительно, а хлор, забрав электрон, заряжается отрицательно. Получается система из двух разноимённых зарядов, связанных между собой.

Такая система связанных зарядов называется электрическим диполем.

дипольная поляризация

Электрические диполи  – нейтральная совокупность двух зарядов, равных по модулю и противоположных по знаку, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Поляризация полярных диэлектриков сильно зависит от температуры, так как тепловое движение молекул играет роль дезориентирующего фактора.

электронная поляризация

Диэлектрики, состоящие из атомов и молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают, называются неполярными

https://www.youtube.com/watch?v=OCChozBP-70

Диэлектрик

полярный

неполярный

поваренная соль,

H 2 O, H 2 S, NO 2,

инертные газы, кислород, водород, азот, масла, бензин, пластмассы

Диэлектрики, состоящие из таких диполей, называют полярными. У неполярных диэлектриков нет диполей, они состоят из молекул, у которых совпадают центры положительных и отрицательных зарядов. Как только мы помещаем их во внешнее поле, происходит разделение зарядов, неполярная молекула становится диполем.

Возьмём электрометр с металлическим диском и зарядим его положительно. Поднесём к диску лист пластика, стрелка электрометра приблизилась к стержню. Значит, диэлектрик ослабляет поле диска.

Для того чтобы описать, как сильно ослабляет диэлектрик электрическое поле, вводят величину, которую называют диэлектрической проницаемостью.

Диэлектрическая проницаемость вещества

Физическая величина, равная отношению модуля напряжённости однородного электрического поля в вакууме Е 0 к модулю напряженности электрического поля в однородном диэлектрике Е , заполняющем это поле

Диэлектрическая проницаемость

Вещество

ε

Бензин

Вещество

2,0

Вакуум, воздух

Вода дистиллированная

Масло

ε

1,0

81

Дерево сухое

Парафин

2,5

2,0

Капрон

Резина

2,9

Спирт

4,3

4,5

Керосин

26

Стекло

2,1

Лед

7,0

Фарфор

70

5,6

Эбонит

3,1

Проводники

Диэлектрики

алюминий

железо

азот

вода

медь

керосин

масло

парафин

поваренная соль

стекло

человек?

Источником сильного электрического поля является Земля.

Согласно новейшим исследованиям, земной шар заряжен отрицательно, то есть избыточным количеством свободных электрозарядов, около 6*10 5 Кл. Это очень большой заряд.

Отталкиваясь друг от друга силами Кулона, электроны стремятся скопиться на поверхности земного шара.

На большом расстоянии от земли, охватывая ее со всех сторон, находится ионосфера, состоящая из большого количества положительно заряженных ионов. Между землей и ионосферой существует электрическое поле.

При ясном небе на расстоянии метра от Земли разность потенциалов достигает примерно 125 В.

Электроны, стремящиеся под действием поля вырваться с поверхности земли, проникали в голые ступни и электропроводные концы нервов мышц первобытного человека, ходившего по земле босиком.

Это проникновение электронов продолжалось только до тех пор, пока общий свободный отрицательный заряд человека не достигал потенциала заряда на участке поверхности земли, где он находился.

Под действием поля заряды, проникшие в тело человека, стремились вырваться наружу, где и захватывались положительно заряженными ионами атмосферы, непосредственно соприкасавшейся с открытыми кожными покровами головы и рук.

Тело человека, его живые клетки и все функциональные зависимости метаболизма миллионы лет были приспособлены природой для здоровой жизни человека в условиях околоземного электрического поля.

Человек надел сапоги, синтетическую одежду, выстроил дома, изобрел токонепроводящнй линолеум, резиновые подошвы, залил улицы городов и дороги асфальтом. Человек сегодня гораздо меньше соприкасается с электрозарядами земли. Т.е. он стал заряженным положительно.

В этом заключается одна из причин таких “общедоступных” болезней, как головные боли, раздражительность, неврозы, сердечнососудистые заболевания, быстрая утомляемость, плохой сон и пр.

Человек –

проводник или диэлектрик?

На 60 % состоит из воды, мозг на 90%, значит, диэлектрик. А это значит, что электрическое поле в теле человека есть.

Причем напряженность этого поля человеческого тела меняется в зависимости от напряженности внешнего электрического поля в данной точке земли в данный момент, от положения тела человека.

Домашнее задание

• П. 65, доклады: применение диэлектриков в технике.

Ответы на тест

1-В 2-Б 3-А 4-В 5-А