Сабақтың тақырыбы: Электр өрісінің кернеулігі .Электростатика.

Сабақтың аты

Электр өрісінің кернеулігі .Электростатика.

Сілтеме

Жоспар

Жалпы мақсаты

• Оқушыларға механикалық қозғалыс,денелердің қозғалысын сипаттау тәсілдері толық түсіндіру.

• Оқушылардың ойлау қабілетін дамыту.

• Оқушыларды тиянақтылықа, ұқыптылыққа тәрбилеу.

Күтілетін нәтиже

• Оқушыларға механикалық қозғалыс,денелердің қозғалысын сипаттау тәсілдері толық түсінеді.

• Оқушылардың ойлау қабілеті дамиды..

• Оқушыларды тиянақтылықа, ұқыптылыққа тәрбиленеді.

Негізгі идеялар

Қозғалмайтын зарядталған денелердің бір-бірімен әсерлесуін зерттейтін электродинамиканың бөлімін электростатика деп атайды.

Табиғатта зарядтардың 2 түрі бар: оң және теріс зарядтар. Бір аттас зарядтар тебіледі, әр аттас зарядтар тартылады.

Зарядталған кез-келген дененің зарядтарының шамасы элементар зарядқа (табиғаттағы зарядтардың ең аз мөлшері) есе түрінде болады.

мұндағы: -элементар заряд.

          Табиғатта жиі кездесетін элементар заряды бар теріс зарядты бөлшек электрон

,

оң зарядталған элементар бөлшек протон

.

14.2.Электр зарядының сақталу заңы

          Сыртқы денелермен заряд алмаспайтын немесе әсерлеспейтін электрлік денелердің жиынтығын электрлік тұйық немесе оқшауланған жүйе деп атайды.

          Тұйық электрлік жүйедегі зарядтардың алгебралық қосындысы тұрақты болады:

14.3.Электростатиканың негізгі теңдеуі

          Берілген жағдайда өлшемі мен пішінін ескермеуге болатын зарядталған денені нүктелік заряд деп атайды. Электростатиканың негізгі заңын 1785 жылы француз ғалымы Ш. Кулон тәжірибе жүзінде алды. Сондықтан бұл заң Кулон заңы деп аталады.

Вакуумдегі екі нүктелік зарядтың өзара әсерлесу күші олардың зарядтарының көбейтіндісіне тура пропорционал және ара қашықтықтарының квадратына кері пропорционал

мұндағы:  пропорционалдық коэффицент - ,   - электр тұрақтысы.

          Электростатикалық әсерлесу күшін Кулон күші деп атайды. Кулон күші табиғаты жағынан центрлік күштерге жатады, яғни екі нүктелік зарядтың центрлерін қосатын түзудің бойымен бағытталады.

Тәжірибелер екі зарядтың өзара әсерлесу күші,  олардың жанына басқа зарядтар әкеліп орналастырғанда өзгермейтінін көрсетеді. Сондықтан берілген зарядтар жүйесіндегі бір зарядқа әсер ететін қорытқы күш оның әрбір жеке зарядпен әсерлесу күштерінің геометриялық қосындысына тең болады

.

14.4.Электр өрісінің кернеулігі

          Зарядталған денелердің өзара әсерлесу күштері электр өрісі арқылы беріледі. Қозғалмайтын зарядтардың электр өрісін электростатикалық өріс деп атайды. Электр өрісін сандық сипаттау үшін электр өрісінің кернеулік векторы енгізілген.

Электр өрісінің кернеулігі электр өрісінде орналасқан нүктелік зарядқа әсер ететін күштің осы зарядтың шамасына қатынасына тең болады:

,

Өлшем бірлігі  

Кернеулік векторының бағыты оң зарядқа әсер ететін күштің бағытымен бағыттас болады.

          Электр өрісінің кернеулік векторы электр өрісінің күштік сипаттамасы болып табылады, яғни электр өрісінде орналасқан бірлік оң зарядқа әсер ететін күшті анықтайды.

          Барлық нүктесіндегі кернеулік векторының бағыты мен шамасы бірдей болатын электр өрісін біртекті электр өрісі деп атайды.

          Электр өрісіне енгізілген зарядтарға өріс тарапынан әсер ететін күш

.

          Вакуумдегі нүктелік зарядтың тудыратын электр өрісінің кернеулігі:

Зарядталған дене нүктелік болмаған жағдайда зарядталған денелерді келесі үш топқа бөлуге болады:

1)     Көлемдік зарядталған дене

Электр өрісін көрнекті түрде бейнелеу үшін электр өрісінің күш сызықтары (кернеулік сызықтары) енгізілген.

 14.5.Электр өрісінің суперпозиция принципі

          Қозғалмайтын N нүктелік зарядтардан тұратын электрлік жүйені қарастырайық.

Тәжірибелер көрсеткендей, зарядтар жүйесіндегі бір зарядқа әсер ететін қорытқы күш оның әрбір жеке зарядпен әсерлесу күштерінің геометриялық қосындысына тең болады

,

мұндағы:екенін ескерсек, алатынымыз:

Бұл алынған формула электр өрісінің суперпозиция принципін өрнектейді.

Қозғалмайтын N зарядтан тұратын электрлік жүйенің тудыратын қорытқы электр өрісінің кернеулігі жеке зарядтар тудыратын электр өрістерінің кернеуліктерінің геометриялық (векторлық) қосындысына тең болады.

Электр өрісінде орналасқан нүктелік зарядтың потенциалдық энергиясының осы зарядтың шамасына қатынасын электр өрісінің потенциалы деп атайды.

,

Өлшем бірлігі –.

          Потенциал электр өрісінің энергетикалық сипаттамасы болып табылады, яғни электр өрісінде орналасқан зарядтың потенциалдық энергиясын анықтайды.   Потенциал – скаляр шама болып табылады.

Нүктелік зарядтың потенциалын анықтайтын өрнек: 

Потенциал үшін электр өрісінің суперпозиция принципін анықтайық.

Қозғалмайтын N нүктелік зарядтан тұратын электрлік жүйенің электр өрісін қарастырайық. Осы өрісте кез келген  зарядты орын ауыстырғанда атқарылатын жұмыс жеке зарядтардың атқаратын жұмыстарының қосындысына тең болады:

.

Жеке зарядтардың  атқаратын жұмысы

.

Сондықтан

.

-  зарядтың зарядтар жүйесінің өрісіндегі потенциалдық энергиясы.

Бұл алынған формула потенциал үшін электр өрісінің суперпозиция принципін өрнектейді.

Қозғалмайтын N зарядтан тұратын электрлік жүйенің тудыратын қорытқы электр өрісінің потенциалы жеке зарядтар тудыратын электр өрістерінің потенциалдарының алгебралық қосындысына тең болады.

Зарядтар жүйесінің өзара әсерлесу потенциалдық энергиясы

.

Потенциалы -ге тең өріс нүктесіндегі  зарядтың потенциалдық энергиясы:

.

Потенциалды күштердің жұмысы потенциалдық энергияның теріс таңбамен алынғандағы өзгерісіне тең екенін ескерсек, яғни

Соныменен өріс күштерінің зарядты орын ауыстырғанда атқаратын жұмысы зарядтың шамасының бастапқы және соңғы нүктелердегі потенциалдардың айырмасына көбейтіндісіне тең болады.

Потенциалдар айырмасы кернеу деп аталады.

          Потенциал бірлік оң зарядта өрістің берілген нүктесінен шексіздікке орын ауыстырғанда электр өрісінің атқаратын жұмысына тең болады.

.

Сабақ бойынша мұғалімнің жазбалары: (мұғалім және оқушы немен айналысады)

І.Ұйымдастыру (2 минут)

1. Сәлемдесу

2. Сынып оқушыларына жағымды ахуал туғызу

3. Түгелдеу

ІІ. Үй тапсырмасын сұрау (5 минут)

1. Механикалық қозғалыс.Қозғалыстың салыстырмалылығына шолу жасау

ІІІ. Талқылау үшін сұрақтар беріледі (2 минут)

1. Механикалық қозғалыс дегенді қалай түсінесіңдер?

2. Кез-келген дененің орнын табу үшін қандай тәсілдерді қолданған тиімді?

3. Қозғалыстың қандай түрлерін білесіңдер?

ІҮ. Кері байланыс (не үйрендім, не қиын болды, сұрақ.) (3 минут)

Кейінгі тапсырмалар

Күнделікті өмірде тапсырмаға байланысты өзің байқаған құбылыстар жайлы шағын эссе жазу.

Кейінгі оқу

§1,1-1,2 Кинематиканың негізгі ұғымдары, теңдеулері, формулалары