Predavanje 5. Snaga električnog polja

Koncept električno polje Pokazalo se da je plodno jer je bilo moguće uvesti kvantitativne karakteristike koje nam omogućavaju rješavanje određenih fizičkih problema. Oni prvenstveno uključuju tenzije i potencijal električnog polja.

Eksperimentalne studentske studije trebale bi pokazati da se napetost zapravo može mjeriti i da ta vrijednost zaista karakterizira električno polje. Relativno nov za školske djece je isti uređaj, elektrostatički dinamometar, uz odgovarajuću kalibraciju može se koristiti kao metar i čvrstoća i napon. Međutim, to ne znači da bilo koja elektrostatička vrijednost može mjeriti ovaj uređaj: nijedna kalibracija elektrostatičkog dinamometra neće moći dobiti mjerenje uređaja, recimo, potencijal električnog polja.

U osnovi je važno eksperimentalno izbačevanje principa superpozicije električnih polja. Takvo se opravdanje može provesti već uvođenjem koncepta električnog polja, ali poželjno je to učiniti kada će studenti biti upoznati sa konceptom napetosti.

5.1. Snaga električnog polja. Karakteristika snage električnog polja je vektor napona električnog polja E. jednak omjeru vektora sile koji djeluje u ovom trenutku na testiranju pozitivnog naboja, na veličinu ovog naboja:

Napetost u SI jedinicama izražena je u Newtonu na privjesak (N / CL).

5.2. Napetost električnog polja tačka naplate. U mnogim zadacima elektrostatičkog, može se zanemariti veličina naplaćenih tijela u odnosu na udaljenosti do promatračkih točaka. U takvim slučajevima razgovaraju o optužbama za točke. Jasno je da u stvari ne postoje nikakve bodove ili nabijene bodove u prirodi - to je samo udobna apstrakcija.

Zakon Coulona, \u200b\u200bkao što znate, samo je za točke optužbe. Direktno iz Zakona o Culonu slijedi taj način na naplatu električnog naponskog modula napona TUŽILAC WHITING - PITANJE::

(5.2)

gde R. - udaljenost do promatračke točke, tUŽILAC WHITING - PITANJE: - Probna pozitivna optužba.

5.3. Dalekovodi elektrostatičko polje. Faraday, koji je uveo koncept električnog polja, vidio je optužbe okružene poljima. Bila su to redovi duž kojih se snage djeluju na testnu naknadu sa strane polja. Dalekovodi Elektrostatička polja često se nazivaju napon snagejer Vektor napona električnog polja u bilo kojoj tački takve linije vezan je za to. Umjesto suđenja za izgradnju najšinari Pogodnije je koristiti električni dipol.

Unošenje pozitivnog testa na cijenu na navoj u električno polje, odstupanjem od ravnotežnog položaja definiramo smjer čvrstoće polja. Uklonite naboj i umjesto njega u istoj točki dipol. U ovom slučaju otkriveno je da je okrenuo svoj pozitivan pol u smjeru napetosti električnog polja. Koristeći dipolu, nije teško eksperimentalno dokazati da električno polje može okarakterizirati dalekovodne linije, tj. Takve linije, na svakoj tački čije se snaga polja tangent za njih.

Da biste to učinili, stvorite proizvoljno električno polje, uvesti dipol u nju i primjećujemo položaj njegovih pozitivnih i negativnih stupova. Pomičite dipola tako da se, na primjer, negativni pol poklapao sa točkom u kojoj je postojao pozitivan. Ponavljajući ovu operaciju ponavljajući ovu operaciju, dobivamo skup točaka. Povezivanjem ovih tačaka glatkom linijom dobijamo liniju električne energije proširenog elektrostatičkog polja.

Iskustvo pokazuje da samo jedna linija električne energije prolazi kroz svako polje. Ako nije tako, tada na mjestu sjecišta dviju dalekovoda za jedno polje, na naplati bile bi se operirane različite sile.

Ponavljanje gore opisanih koraka, izgrađujemo porodicu dalekovoda tako da su njihove početne točke na površini nabijenog tijela jednako jedna od drugih. Otkrivamo da se dalekovoze nalaze s različitim gustom. Ulazimo u subnu naknadu za teme u području s maksimalnom i minimalnom debljinom linija i otkrit je da je u tim područjima električno polje električno polje maksimalno i minimalno.

Dalekovodne snage su kondenzirane u blizini optužbi, I.E. Ako je vektorski modul snage električnog polja veći. Dakle, debljina dalekovoda određena je snagom polja. Porodica dalekovoda u principu može u potpunosti karakterizirati električno polje.

Iskusni eksperimenti pokazuju da električne linije počinju ili završavaju na optužbi, idu u beskonačnost ili izlaze iz nje. U elektrostatičkom polju nema zatvorenih dalekovoda.

5.4. Princip superpozicije napetosti elektrostatičkih polja. Principa superpozicija polja, slijedi da sila koja djeluje na testnu naknadu drugih optužbi jednaka je geometrijskoj zbroju svih sila koje djeluju na naknadu odvojeno. Ali ako je to slučaj, tada su tenzije električnih polja, jednaka odnosu sila na veličinu testnog naboja, presavijene su poput sila.

Dakle, za sajam električnih polja princip superpozicija U sljedećem riječi: Napetost nastalog električnog polja je geometrijski (vektorski) zbroj intenziteta polja stvorenih po pojedinačnim troškovima:

E. = E. 1 + E. 2 + E. 3 + … (5.3)

Upotreba principa superpozicije za napetosti omogućava značajno olakšavanje rješenja mnogih zadataka elektrostatike.

5.5. Električna vektorska struja čvrstoće polja. Zamislite poenta pozitivnog naboja TUŽILAC WHITING - PITANJE:Smješten u centru sferne površine 1 polumjer r.. Na tačkama ove površine napetost električnog polja Od četvrta

površine sfere S. = 4r. 2, tada njegov rad na napetosti električnog polja ne ovisi o bilo čemu drugom nego što je naboj:

(5.4)

stoga karakterizira električno polje u cjelini. Ova vrijednost je imenovana protok vektora snage električnog polja.

Stroy stream kroz koncentrične sferne površine 1 i 2 Isto. Budući da karakteriše polje punjenja u cjelini, potrebno je da ostane isto za proizvoljnu zatvorenu površinu 3 . Ali za to, vektor napona više nije normalan za površinski element. Tako da odredite protok vektora E. Kroz površinski element umjesto područja ovog predmeta potrebno je preuzeti područje njegove projekcije u ravninu okomito na vektor E. . Smatramo da se protok smatra pozitivnim ako vektor napona izlazi iz zatvorene površine i negativno ako uđe u njega. Ako je naboj izvan zatvorene površine 4 , Snaga snage kroz to je nula. Činjenica je da je protok modula interno ulazak u regiju jednak izlazu.

5.6. Gaussova teorema. Mentalno pomaknite naboj iz središta sferne površine do bilo kojeg mjesta unutar njega. Očito, snaga vektora protoka električnog polja neće se mijenjati iz ovoga, jer je po vrlo definiciji isto za bilo koju zatvorenu površinu oko optužbi. Unutar ove površine nema same, ali pomalo u općem slučaju različitih optužbi. Na principu superpozicije, električna polja ovih troškova ne utječu na jedni druge, to znači da su potoci stvoreni svakom naboju odvojeno ostaju nepromijenjeni. Rezultirajući protok očigledno je jednak količini potoka iz svih troškova.

To je ono što jeste theorem Gaussa: Jačina vektora napona kroz proizvoljnu zatvorenu površinu jednaka je algebarskoj količini troškova koja se nalaze unutar ove površine, podijeljena sa električnom konstantom:

(5.5)

Ako je algebarska količina optužbi unutar zatvorene površine nula, tada je čvrstoća snage električne polja kroz ovu površinu nula. To je razumljivo, jer pozitivni tetovi unutar površine stvaraju pozitivan tok, a negativan - negativni modul je jednak njoj.

5.7. Naplata gustoće površine.Ako provodljivo tijelo obavijesti naboj, bit će distribuiran nad njenom površinom. U općem slučaju, različite troškove bit će na površinskim dijelovima istog područja. Omjer naboja TUŽILAC WHITING - PITANJE: Na površinsku trgu S.na kojem se distribuira, naziva se naplata gustoće površine

Površina gustoće naboja izražava se u coulute po kvadratnom metru (CL / M 2).

5.8. Napetost električnog polja napunjene lopte. Koristeći Gauss Theorem, nije teško odrediti napetost električnog polja stvorenog nabijenom provodljivom kuglicom. Zaista, ako na površini sfere po radijusu r. > R., čiji se centar podudara sa središtem lopte, ravnomjerno je raspoređen naboj TUŽILAC WHITING - PITANJE:, zatim protok vektora E. kroz sfernu površinu sa polumjerom r.Prema Gauss Theorem, je:

Stoga je napetost električnog polja na udaljenosti od centra od centra nabijene sfere jednaka

(5.7)

Upoređivanje (5.7) C (5.2) Zaključujemo da je napon električnog polja napunjene kugle jednak napetosti iste tačke koja se nalazi u sredini lopte.

5.9. Napetost električnog polja napunjene ravnine. Razmislite o beskonačnom avionima koji se nabije ravnomjerno površinske gustoće punjenja. Električno polje takve površine je homogeno, a dalekovodne snage su okomito na površinu. Da biste pronašli snagu polja, koristimo Gauss Theorem. Da biste to učinili, izgrađujemo zatvorenu cilindričnu površinu, čija je os paralelna s dalekovodima polja i baznog tla S. Su na različitim stranama površine. Snaga napona kroz bočnu površinu cilindra je nula, jer Power linije se ne presijecaju. Stoga je puni tok napetosti kroz odabranu površinu jednak količini protoka kroz bazu cilindra: N. = 2 Es.. Potpuno napunjenje unutar cilindra je jednako TUŽILAC WHITING - PITANJE: = S.. Prema Gauss Theorem, Otuda i napetost električnog polja

Dakle, napetost električnog polja napunjene ravnine jednaka je površini gustoće naboja, podijeljena u udvostručena električna konstanta.

5.10. Napon električnog polja najjačih napunjenih paralelnih aviona. Neka se neki avion ravnomjerno napuni gustoćom punjenja. Paralelom s ovim avionom, mi ćemo postaviti drugu, s istim gustoćom napunjenosti suprotnog znaka. Pronađite napon električnog polja u ovom slučaju.

Svaki avion stvara napon polje E " \u003d / (2 0). Prema principu superpozicije, napetost nastalog električnog polja jednaka je zbroju napetosti ovih polja. Budući da postoji isti smjer između aviona zatezanje terena, zatim rezultirajuće napetosti E. = 2E ":

Stoga je napetost električnog polja između paralelnih aviona, kočija jednaka u modulu, raznolike troškove jednake je površini gustoće naboja za jedan od aviona podijeljenih u električnu konstantu. Izvan aviona, naponski vektori usmjereni su suprotno i jer su njihovi moduli jednaki, polje je uglavnom odsutno. Imajte na umu da nije važno da li se provodi avion za struju ili ne.

Problem. Postoji li kvantitativna procjena napona električnog polja stvorene troškovima na elektrificiranim tijelima dostupnim u pristupačnom eksperimentu?

Zadatak. Koristeći elektrostatički dinamometar, razviti tehniku \u200b\u200bza uvođenje koncepta snage električnog polja i ponuditi instrument za mjerenje napetosti.

Opcija izvršenja. Provjerite izveštaj sa loptom da definitivno pozitivno. Na testnoj kugli elektrostatičkog dinamometra (vidi studiju 3.4) također primijenite na naplatu. Unesite dinamometar u električno polje napunjene lopte i proširite tako da njegova čitanja postaju maksimalna. To znači da testna kuglica elektrostatičkog dinamometra odstupa na istu stranu, gdje je usmjerena sila koja djeluje na njemu iz električnog polja.

Dodirnite probnu kuglu s istom neispunjenom loptom i uklonite je: Ispitni naboj se smanjuje dva puta, dinamometarska očitanja za istu udaljenost od točke promatranja također se smanjuju dva puta.

Ponavljanje iskustva s različitim nabojem, provjerite je li odnos snage f.suđenje tUŽILAC WHITING - PITANJE:, Na veličinu ovog naboja, na ovom trenutku polja ostaje konstantna, a kada se kreće iz jedne točke u drugu, generalno gledano, promjene. To znači da ovaj odnos može okarakterizirati električno polje. Ima ime snaga električnog polja. Skala elektrostatičkog dinamometra koji ste koristili za mjerenje snage elektrostatičke interakcije može se odvojiti u jedinicama napetosti. Tada je dopušteno razmotriti ovaj uređaj napetost Električno polje. Diplomiranje je lako implementirati u N / CL jedinicama, ako unaprijed mjeri vrijednost testnog punjenja (vidi Study 3.6).

Studenti moraju shvatiti kako je isti uređaj postao mjerač snage u mjerač zatezanja.

Istraživanje 5.2. Ovisnost napona napajanja iz radijusa napunjene lopte

Zadatak.Razviti demonstracijski eksperiment koji može poslužiti kao opravdanje za kapitalnu gauss teorem za elektrostatička polja.

Opcija izvršenja.

Naplata stajanje na dielektričnoj postolju. Mala lopta za potrošnju. Da biste pomaknuli mjerač čvrstoće električnog polja, koja je probna kugla od kojeg natapa se u naboju kao naboj koji stvara proučavani polje. Sjetite se odstupanja strelica mjerača.

Prva lopta s naplatom za snižavanje druge provodljive kugle u šupljini značajno većeg promjera montiranog na dielektričnoj postolju. Vežite ovu drugu kuglu u probno kuglu metra zatezanja. Ispada da kada se središte druge kugle poklapa sa točkom u kojoj se nalazi centar prve lopte, strelica brojila odbija na početni broj podjela.

Odavde slijedi da, bez obzira na radijus nabijenog kuglica na istoj udaljenosti od svog centra, napon električnog polja je isti. Dakle, Gauss Theorem dobio je potvrdu u demonstracijskom eksperimentu.

Jasno je da je Gaussova teorema opća i strogo govoreći, ne trebaju značajke poput razmatranih ovdje. Ali B. didaktičke svrhe Takav je opravdanje apsolutno neophodan jer doprinosi svijesti studenata nefvirbilne komunikacije fizičke teorije sa objektivnom stvarnošću.

Studija 5.3. Superpozicija električnih polja

Informacije.Da bi se osigurala pravda principa superpozicije električnih polja, morate biti u mogućnosti utvrditi ne samo module sila koji ne djeluju na naknade, već i njihove upute. Učinite to sa elektrostatičkim dinamometrom neugodno. Pored toga, ne dozvoljava grafički da prikazuje vektor snage. Ako na nitima da objesite lagano nabijeno tijelo, onda sila koja se ponaša na njemu u električno polje, Može se procijeniti da odstupa tijelo iz ravnoteže. Ali za mjerenje ovog odstupanja, neće biti moguće koristiti ravnalo: njegov pristup nabijenom tijelu uzrokuje promjenu u svom položaju. Da biste uklonili ovu poteškoću, nadareno tijelo možete integrirati na horizontalnu ravninu.

Zadatak.Razviti i provoditi eksperiment koji dokazuje pravdu principa superpozicije električnih polja.

Opcija izvršenja. Do staklenog cilindra male žarulje zalijepi tanku nit s blago provodljivom kuglom malog radijusa na kraju. Primijenite na naknadu za probnu loptu. Svjetlo žarulja pričvrstite list papira i uključite ga. Na listu papirnog broja 0 Označite položaj sjene iz kugle smještenog u ravnotežnom položaju. Obnova na naplatu suđenja TUŽILAC WHITING - PITANJE: 1 i znamenka 1 Označite položaj sjene odbijene lopte na listu. Uklonite naboj TUŽILAC WHITING - PITANJE: 1 i umjesto toga u blizini suđenja suđenja TUŽILAC WHITING - PITANJE: 2. Istovremeno, sjena iz lopte uzeće novu poziciju 2 .

Vratite naboj TUŽILAC WHITING - PITANJE: 1 u početnom položaju. Sada je probna lopta na terenu odjednom dvije optužbe i odstupa od ravnotežnog položaja tako da njegova sjena zauzima položaj 3 . Analizirajte rezultat eksperimenta. Očigledno, kada se lopta prebacuje iz ravnotežne položaja, njegova senka prebacuje se s proporcionalnim količinom koja djeluje na kuglu u novom ravnotežnom položaju (vidi studij 3.5). Sa malim odstupanjima probnog kuglica, ova sila se može smatrati jednakim moći koja djeluje na kuglu u početnom položaju. Dužina segmenata koja povezuje točku 0 S tačkima 1 , 2 i 3 proporcionalan modulima odgovarajućih sila. Povezivanjem navedenih vektora, otkrit ćete da se vektor rezultirajućih sila djeluje na tebsnoj optužbi otprilike jednak zbroj vektora sila koji djeluju na njemu iz svakog napunjenosti odvojeno. Jasno je da će tačna mjerenja izvršena sa savršenim uređajima, umjesto aproksimiranih, dat će tačnu ravnopravnost.

Iznenađujuće jedinstvo prirode: Sile stvorene električnim poljima presavijene su na isti način kao i mehanički! Ali ako je to slučaj, tada su tenzije električnih polja, jednaka odnosu sila na veličinu testnog naboja, presavijene su poput sila. Ostavite loptice nepokretno, promijenite troškove u istom broju puta (vidi odlomak 2.6). Istovremeno ćete pronaći da smjer napetosti nastalog polja ostaje nepromijenjen.

Stoga je princip superpozicije elektrostatičkih polja eksperimentalno opravdan.

Studija 5.4. Demonstracija principa napona superpozicija

Problem. Individualno iskustvo napravljeno kao rezultat prethodne studije ne osigurava da je princip superpozicije napona elektrostatičkih polja u cijelom razredu izravno u lekciji. Kako riješiti ovaj problem?

Zadatak. S obzirom na sposobnosti kodekopa, razviti demonstracijsku verziju eksperimenta, opravdavajući pravdu načela superpozicije i metodologije za to u lekciji.

Opcija izvršenja. Iz debele aluminijske žice u izolaciji, zaobiđite poseban tronovnik visine od oko 30 cm i stavite ga na kodoskop kondenzator. Do gornjeg kraja stativa, vežite kraj tanke najlonske niti duljine oko 20 cm. Na donjem kraju niti, pričvrstite loptu promjerom od oko 3 mm od tanke aluminijske folije. Na kondenzatoru kodoskopa na regali visokih 10 cm izrađene od polietilenskih cijevi, stavite kuglice od pjene promjera 15-20 mm, umotane u tanku foliju. Osnove regala bolje su napravljene od prozirnog pleksiglasa.

Izvadite regale sa kondenzatora sa kuglicama, uključite referencu kodeka i na ploči. Nabavite sliku probnog kuglica visi na navoj. Pojedinačne optužbe naplaćuju testnu kuglu i dvije kuglice na stalcima. Na ploči za krede označite položaj probne kuglice. Stavite jednu od nabijenih kuglica na kondenzator, označite njegov položaj i položaj probnog kuglica. Uklonite prvu napunjenu kuglu i na proizvoljno mjesto. Stavite drugo, napomenuvši novi položaj probnog kuglica na ploči. Vratite prvu loptu u prvobitnom položaju, označite nastali položaj probnog kuglica, krede na ploči. Nacrtajte odgovarajuće vektorske sile i ponudite studentima da zaključe iz demonstriranog iskustva.

Studija 5.5. Naplata gustoće na površini vodiča

Zadatak.Dokažite da je gustina optužbe na površini dirigenta, općenito govoreći, različit.

Opcija izvršenja. Naplatite cilindrični medijski dirigent sa EDXCIN-om i koničnim produbljivanjem na izolacijskom postolju. Probna lopta na izolacijskoj ručici, preterano, dodirnite cilindričnu površinu vodiča i stavite je unutar šuplje lopte povezane elektrometrom. Ako je ugao odstupanja strelice mali, ponavljajte naknadu za naknadu nekoliko puta. Sjećate se očitanja elektrometra, ispustite ga i probnu kuglu. Pokušajte ukloniti naboj iz koničnog udubljenja u površinu dirigenta, a vi se pobrinite da se tamo praktično izostane. Ponovite iskustvo, dodirujući probnu kuglu sada površinske točke smještene na rubu dirigenta. U tom slučaju će ugao odstupanja strelice elektrometra biti mnogo veći nego u prvom eksperimentu. Od najstarijeg, suđenja se tereti za veću vrijednost, a zatim u ovoj oblasti gustina raspodjele naknada na površini dirigenta veća je.

Napunite metalni disk fiksni za izolacijsku ručku u stativu. Nakon eksperimenata, slično opisanim opisanim, pokazuju da gustoća optužbe na svim točkama ravne površine diska udaljenom od ruke je ista, a na ivici se povećava.

Zadatak. Stavite iskustvo pokazujući da se napon električnog polja u blizini napunjenog vodiča određuje površinskoj gustoći punjenja.

Opcija izvršenja. U blizini dirigenta složenog oblika nalazi se elektrostatički dinamometar i premještaj ga tako da se udaljenost do površine dirigenta ostaje konstantna, a sila je postupila na lopti za dinamometru na normalnoj površini. Iskustvo bi trebalo da pokaže da je tamo, gde je na površini dirigentora, gustoća punjenja veća, u blizini ove površine je veća od snage električnog polja (vidi studiju 5.5). Analizirajte dobijene rezultate i izvršite odgovarajuće zaključke.

Studija 5.7. Električno polje u blizini terenskih aviona

Zadatak. Izravni eksperiment potvrđuje da jednolično napunjeno avion daje električno polje na obje strane toga, a dva paralelna aviona koja nose jednake troškove suprotnih znakova stvaraju električno polje samo u području između njih.

Opcija izvršenja.Na nitima u osjetljivim dvije iste umotane aluminijumske folije kuglice tako da dodiruju metalni disk sa suprotnih strana. Napunite disk iz piezoelektričnog ili drugog izvora. Istovremeno, kuglice će odstupiti s diska na jednake udaljenosti, što ukazuju na to da električno polje postoji s obje strane nabijenog diska.

Potpuno isti naboj diska jednak modulu i suprotno znakom napunjenosti. Postepeno dovodite drugi disk na prvo tako da ostaju paralelni. Primijetit ćete da se odstupanje lopte nalazi izvan diskova smanjuje, a između diskova - povećava se. Konačno, prva lopta dodiruje disk, pokazujući da polje izvan diskova gotovo nestaje, a druga lopta odbija uglom, oko dva puta veća od originala.

Studija 5.8. Točna potvrda zakona Kulona

Informacije.

Na dielektričnom stalku osigurajte metalnu kuglu i zaključite je između dva provodna semisera, od kojih jedan ima rupu. Kroz rupu dirigenta na izoliranu nit. Spojite balon sa semiserima. Hemisfere punjenja. Za temu uklonite dirigent. Izbacujući loptu i hemisfere, divertoles do potplata, ispustite ih i povežite osjetljiv elektron loptu: nećete pronaći nikakvu naknadu na loptu. Dakle, eksperiment pokazuje još jednom da u vodiču ne naplaćuje u drugom vodiču.

To je istina jer je zakon Kulona fer. Zaista, unutar provodne jednolično napunjene sfere odaberite proizvoljnu tačku Ali i vertikalne konuse seče na platformi S. 1 I. S. 2. Iz geometrije je poznato da Ali ove su web stranice naplaćuje proporcionalno njihovim vrijednostima: male web stranice stvaraju u točki Ali Napetost polja i čiji stavovi

Dakle, budući da su tenzije polja stvorenih bilo kojim sličnim parovima platformi na sferi jednaki modulu i suprotno usmjerenim, rezultirajući napon polja stvoren u točki Ali Čitava nabijena sfera treba biti nula.

To pokazuje eksperiment. Ako je na iskustvu, našao barem slab naboj na unutrašnjoj kugli, to bi bila netačna formula za intenzitet polja za naplatu (5.2) i, dakle, u zakonu Coulona (3.1), moć interakcije između optužbi ne bi se obrnuto proporcionalno proporcionalno na trgu udaljenosti između njih. Budući da se optužba može mjeriti s mnogo većm preciznim od sile interakcije između naknada, a iz Zakona o Culonu slijedi da polje unutar tijela nedostaje bez obzira na njen oblik, eksperiment koji se smatra pravilno dokazuje pravno pravo nego ranije opisane eksperimente.

Zadatak.Razvijati se i stavljaju dostupnu verziju eksperimenta za razmatrane, s maksimalnom ubednošću koja pokazuje da nema električnog polja unutar nabijenog šupljeg provodnika.

Opcija izvršenja.Da biste otkrili električno polje, možete koristiti fenomen elektrostatičke indukcije. Predstavljamo dva kontaktirana provodljiva tijela na ručkama na terenu. Oni će dobiti preraspodjelu optužbi. Bez uklanjanja s terena, isključite ta tijela - oni će ostati optužbe suprotnih znakova. Ove su optužbe mogu mjeriti elektrometrom izvan polja u studiju.

Eksperiment se može dostaviti tako. Na dielektričnoj stalku osigurajte šuplju metalnu kuglu. Dirigent u dobroj izolaciji povezuje ga s jednim od provodnika elektrofore uređaja. Do lopte dovedite drugi dirigent i dovedite mašinu u akciju. Istovremeno će biti snažne iskrivljene iskre do 10 cm. Lagano unesite iste metalne ploče na ručke iz pleksiglasa. Stavite ploče u kontakt, a zatim prekinite, lagano izlazite iz zdjele lopte i preuzmite se u kuglu elektrometera. Otkrićete da ne naplaćuje ploče! To znači da ne postoji električno polje unutar provodljive kugle, uprkos činjenici da lopta u cjelini nosi značajan naboj, što ga se prijavljuje strojem operativnog elektrofora. Ponovite iskustvo, dodirnute testnom kuglom iznutra do metala napunjene lopte - više nećete pronaći nikakvu naknadu. Dakle, cijeli električni naboj koncentriran je na površinu provodnog tijela. Ovaj rezultat objašnjava činjenicom da je zakon Kulona fer. Zauzvrat, ova eksperimentalna činjenica sa velikom preciznošću potvrđuje pravdu Zakona o kulonu.

Pitanja za samokontrolu

1. Koja je suština metode uvođenja i formiranja koncepta snage električnog polja?

2. Uporedite metodu konstruiranja dalekovoda dipola metodom vizualizacije elektrostatičkog polja s malim prahom suspendiranim u tečnom dielektriku.

3. Nacrtajte demonstracijsku metodologiju na pouku načela superpozicije elektrostatičkih polja.

4. Koji eksperiment može potvrditi pravda gauss teorema?

5. Kako ovise gustinu naknade i napon električnog polja od oblika vodiča?

6. Ponudite demonstrativno iskustvo, direktno pokazujući ovisnost gustoće punjenja iz područja dirigenta.

7. Koja je didaktička vrednost iskustva sa otkrivanjem električnog polja u blizini jedne i dve paralelne napunjene provodljive ploče?

8. Trebam li razmotriti način precizne potvrde zakon o kulonu?

Literatura

Butikov e.i., Kondratyev A.S. Fizika: Studije. Priručnik: u 3-kN. Kn. 2. Elektrodinamika. Optika. - M.: Fizmatlit, 2004.

Demonstracijski eksperiment u fizici u srednjim školama: T. 2. Električna energija. Optika. Atom Fizika: Ed. A.A. Pokrovsky. - M.: Prosvetljenje, 1972.

Kabardin O.F., Orlov v.a., Eventer e.e.. Fizika: Studije. za 10 cl. Shk. i Cl. sa ugljem Istraživanje. Fizika: Ed. A.A.Pinsky. - M.: Prosvetljenje, 1997.

Obrazovna oprema za ormare za fiziku općih obrazovnih ustanova: ED. G.G.Nikorov. - M.: Drop, 2005. (cm. Takođe "Fizika" ("PS") br. 10/2005; br. 4/2007.)

Definiramo napetost električnog polja napunjenih tijela jednostavnog oblika: posudu i avionom. O sferni oblik Imaju mnoga tijela u prirodi i tehnologiji: atomske jezgre, kapi za kišu, planete itd. Ravne površine također se često nalaze. Pored toga, mali dio bilo koje površine može se otprilike smatra ravnim.

Polje posude. Razmotrite nadubljenu kuglu sa punjenjem polumjera ravnomjerno raspoređena po površini lopte. Nadležne linije električnog polja, kako teče iz razmatranja simetrije, usmjerene su na kontinuiranje radijusa kuglice (Sl. 112).

Napominjemo: dalekovodne linije izvan kuglice distribuiraju se u prostoru na isti način kao i dalekovodne linije tačke tačke (Sl. 113). Ako se obrasci dalekovoda poklapaju, tada možemo očekivati \u200b\u200bda se terenske snage podudaraju. Stoga, na udaljenosti od centra mjesta, snaga polja

određena istom formulom (8.11) kao intenzitet oblasti tačke točke, smještenog u sredinu sfere:

Ovaj rezultat takođe vodi stroge proračune.

Unutar provodljive kugle, čvrstoća polja je nula.

Polje aviona. Distribucija električni naboj Na površini napunjenog tijela karakterizira posebna vrijednost - površinski gustoću punjenja. Površina gustoće naknade naziva se omjer naboja do površine, prema kojem se distribuira. Ako je naboj ravnomjerno raspoređen po površini, od kojih je površina 5, zatim

Naziv jedinice površinska gustina Punjenje

Za razmatranje simetrije, očito je da su dalekovodi električnog polja beskonačno nabijenog ravnine ravne, okomitne avione (Sl. 114). Polje beskonačni avion - homogeno polje, I.e. u svim točkama prostora, bez obzira na udaljenost od ravne kosti, jačina polja je ista. Određuje se po površinskom gustoćoj optužbi.

Da biste pronašli ovisnost čvrstoće polja iz površinske gustoće punjenja, možete koristiti često korištenu metodu u fizici na osnovu znanja o imenima fizičke količine. Jedinica snage električne polja ima naziv jedinice napunjenosti površinskih gustina

Da bismo dobili pravo ime snage polja, moramo pretpostaviti da

\u003e\u003e Fizika: Električne linije napajanja poljem. Napeto polje napunjene posude

Električno polje ne utječe na osjetila. Ne vidimo ga.
Međutim, možemo dobiti neku ideju o distribuciji polja ako nacrtate vektore čvrstoće polja na nekoliko prostora ( sl.14.9.levo). Slika će biti vise vizualnija, ako izvučete kontinuirane linije u vezi s tim u svakom trenutku kroz koju prolaze, podudaraju se u smjeru vektora zatezače. Ove linije se zovu dalekovodne linije električnog polja ili linija intenziteta (sl.14.9., s desne strane).

Smjer dalekovoda omogućuje određivanje smjera vektora zatezanja na različitim točkama polja, a debljina (broj linija po površini jedinice) pojavljuju dalekovode gdje je jačina polja veća. Dakle, u slikama 14.10-14.13 osjetljivo od dalekovoda na bodovima Aliviše nego na bodovima U. Očigledno .
Ne treba smatrati da linijski linijske linije postoje u stvarnosti poput ispruženih elastičnih niti ili kablova, jer se preuzete faradays. Napenzivne linije pomažu samo vizualizirati distribuciju polja u prostoru. Oni nisu stvarniji od meridijana i paralela globus.
Međutim, mogu se vidljive dalekovode. Ako duguljasti kristali izolatora (na primjer, kinin) dobro miješaju u viskoznu tekućinu (na primjer, u caccor ulju) i tamo stavite nabijena tijela, zatim kristalna tijela zatvorite u lancima napetosti.
Brojke daju primjere napetosti: pozitivno napunjena lopta (vidi sl.14.10); Dvije različite napunjene kuglice (vidi sl.14.11); Dvije napunjene kuglice istovremeno (vidi sl.14.12); dvije ploče čiji su optužbe jednake modulu i suprotne su znakom (vidi sl.14.13). Posljednji primjer Naročito na slici 14.13 Može se vidjeti da je u prostoru između tablica bliže sredini dalekovoda paralelno: Električno polje je ovdje isto u svim točkama.

Električno polje čija je napetost ista u svim točkama prostora, naziva se uniforma. U ograničenom prostoru, električno polje se može smatrati otprilike homogenim ako se snaga polja unutar ovog područja malo promijeni.
Homogeno električno polje prikazan je paralelnim linijama koje se nalaze jednake udaljenosti jedna od druge.
Napajanje električnog polja nisu zatvorene, počinju dalje pozitivne optužbe I završava na negativno. Linije napajanja su kontinuirane i ne presijecaju se, jer bi raskrsnici značenje u ovom trenutku odsustvo određenog smjera snage električnog polja u ovom trenutku.
Polje napunjene posude. Razmotrite sada pitanje električnog polja nabijenog provodljivog kuglica po radijusu R.. Punjenje tUŽILAC WHITING - PITANJE: Jednako raspoređena po površini lopte. Nadležne linije električnog polja kao simetrije slijede iz razmatranja, usmjerene su duž kontinuiranja kugličnog radijusa ( sl.14.14, A.).

Bilješka! Prisiliti Linije izvan kugle distribuiraju se u prostoru na isti način kao i dalekovodne linije točke ( sl.14.14, B.). Ako se obrasci dalekovoda poklapaju, tada možemo očekivati \u200b\u200bda se terenske snage podudaraju. Dakle, na daljinu r\u003e R. Iz središta lopte, čvrstoća polja određena je istom formulom (14.9) kao intenzitet polja na naplatu smješteno u sredinu sfere:

Unutar provodljive kugle (r. ) Snaga polja je nula. U tome ćemo uskoro biti uvjereni. Na slici 14.14 prikazuje se ovisnost snage električnog polja nabijene provodljivosti iz udaljenosti do njegovog centra.
Uzorak dalekovoda jasno pokazuje kako se snaga električnog polja usmjerava na različite prostore. Promjenom linija linija možete procijeniti promjenu modula čvrstoće polja prilikom prelaska iz točke u točku.

???
1. Šta se naziva dalekovodom električnog polja?
2. U svim slučajevima putanje nabijene čestice poklapa se s dalekovodom?
3. Mogu li se napajati dalekovodi?
4. Koja je napetost polja nabijene provodljivog kuglica?

G. Y. Mikishev, B.B. Bukhovtsev, N.N.Sotsky, Fizika 10

Dizajn lekcije Sažetak lekcija Referentni okvir Prezentacija nastave Akcelerativne metode Interaktivne tehnologije Vježbati Zadaci i vježbanje samoprovjer radionica, treninzi, slučajevi, zadaci Početna stranica Rasprava Pitanja Retorička pitanja studenata Ilustracije Audio, video snimci i multimedija Fotografije, slike, stolovi, šeme humora, vicevi, šale, stripovi, izreke, križaljke, citati Doplate Sažeci Članci Čips za znatiželjne udžbenike o varalici Basični i dodatni globusi Ostali izrazi Poboljšanje udžbenika i časova Pogreške u udžbeniku Ažuriranje fragmenta u udžbeniku. Elementi inovacija u lekciji zamenjuju zastarjele znanje Novo Samo za nastavnike Savršene lekcije Kalendarski plan za metodičke preporuke programa diskusije Integrirane lekcije

Ako imate ispravke ili prijedloge za ovu lekciju,