Мұғалімдер сайты
Негізгі бет / Физика
20 январь 2016
13510
0

Электр өрісі және оның кернеулігі. Өрістің күштік сипаттамасы

 

 

Сабақтың тақырыбы:  Электр өрісі және оның кернеулігі. Өрістің күштік сипаттамасы

 

Мақсаты: Электр өрісі тарауы бойынша мағлұмат бере отырып, зарядталған денелер арасында болатын әрекет етуші күштерді графикте кернеулік арқылы кескіндеу алады, потенциал, электр өрісін тудыратын шамалар, құрылғылар туралы түсініктері қалыптастыру

 

Сабақтың типі: Аралас

Сабақтың түрі: Практикалық

Оқытудың технологиясы: ДОТ,КОТ элементтері

 

  

І. Ұйымдастыру бөлімі

 «Түстер терапиясы»  әдісі арқылы топқа бөлу

Түрлі түсті қағаздар таңдап бөлінеді. Интерактивті тақтада берілген түстердің біреуін әр топ өз кезегінде таңдап, сол бойынша сұрақтарға жауап беріп, топ атын анықтайды.

Қызыл түсті - Заряд

  • Ол бір денеден екінші денеге өтеді
  • Тұйық жүйеде сақталады
  • Күш атасын танымас
  • Күнелту үшін – ас керек, ас ішу үшін –күш керек, күшті жұмсауға –ес керек.
  • Оны бөлшектен бөліп қарастыра алмайсың
  • Ол екі түрге ажыратылады

Көк түсті – Өріс

  • Материя түрі
  • Оны сипаттау үшін күш сызықтары енгізілген
  • Электромагниттік құбылыстарды сипаттаған кезде ол маңызды рөл атқарады

 

Сары түсті - Күш

  • Кернеулік өрістің қандай сипаттамасы?
  • Үзіліссіз,қиылыспайтын қандай сызықтар?
  • Осы сұрақтар бойынша түйін сөзді ата

 

ІІ. Үй тапсырмасын сұрау.

(Үш топқа үш түрлі таратпа қағаз беріледі. Әр таратпа қағазда теориялық, практикалық, зертханалық жұмыстар көрсетілген.)

 

І тапсырма: Сұрақтар тізбесі

І топ-Заряд: 

  1. Электродинамика пәні нені қарастырады? (жалпы жағдайдағы электромагниттік өрісті және оның электр зарядына ие денелермен өзара әрекеттерін зерттейтін физиканың бөлімі)
  2. Ығысу тогы деген не және оның формуласын көрсет? (Ығысу тогы– айнымалы электр өрісінің магниттік әсерін сипаттайтын физикалық шама.)
  3. Максвелдің І теңдеуінің дифференциалдық түрі?
  4. Электр тұрақтысының мәні?
  5. Шарль Кулон электростатиканың негізгі заңын қай жылы ашты?

ІІ топ-Күш:

  1. Электродинамика дегеніміз не?
  2. Фарадей заңдары?
  3. Максвелдің ІІ теңдеуі?
  4. Кулон заңының өрнегі?
  5. Элементар заряд мәні және ол неге элементар заряд деп аталынды?

ІІІ топ-Өріс:

  1. Электродинамиканың зерттеу аясы?
  2. Максвелл теңдеулері неше түрге бөлінеді?
  3. Максвелл теңдеуінің ІІІ түрі?
  4. Нүктелік зарядтардың өзара әрекеттесу заңы?
  5. Электрон массасы нешеге тең?

ІІ тапсырма: Есептер:І топ:

  1. 678. Бірінен бірі 3 см қашықтықта тұрған әрқайсысы 10нКл екі заряд өзара қандай күшпен әсерлеседі?

ІІ топ: 685. Тең емес аттас зарядпен зарядталған бірдей екі металл шар біріне-бірі тиістіріліп, содан кейін алғашқыдағыдай қашықтыққа ажыратылады. Сонда өзара әсер күші міндетті түрде артатынын және зарядтар шамасындағы айырмашылық неғұрлым көп болса, соғұрлым ол күштірек болатынын дәлелдеңдер.

 

ІІІ топ:  731.

20нКл заряд потенциалы 700 В нүктеден потенциалы 200 В нүктеге орын ауыстырғанда өріс қандай жұмыс істеді? Потенциалы 100В нүктеден потенциалы 400 В нүктеге орын ауыстырған да ше?

ІІІ тапсырма: Тәжірибе:

  1. Бір біріне үйкелген денелердің зарядын тәжірибе жүзінде қалай байқауға болады? Зарядталған электроскопты пайдаланып, дененің электрді өткізетінін және өткізбейтінін қалай анықтауға болады?
  2. Электростатикалық машинаның жұмыс істеу принципі және электр зарядының екі тегі бар екенін растайтын тәжірибе көрсет.
  3. Денелердің электрленуіне байланысты үй жағдайында жасалынатын тәжірибелер

ІІІ. Жаңа сабақ.

       Жер бетінен біршама биіктікте орналасқан тас пен Жер арасында өзара әрекеттесу мәселесін талқылай отырып, Жер мен тас бір бірін белгілі бір күшпен тартады. Жер мен тастың айналасында тартылыс өрісі бар. Жердің өрісі тасқа әсер етеді және керісінше деп пайымдадық.

      Эксперимент жүзінде тағайындалған кулон заңы зарядтардың өзара әрекеттесуін сандық тұрғыдан білдіреді, бірақ «Бір зарядтың басқасына әрекеті қандай жолмен беріледі, бұл өзара әрекеттесудің табиғаты қандай?» деген сұрақтарға жауап бермейді. Қағазды майдалап кесілген қиындыларына үйкелген эбонит таяқшаны апарғанда қағаз қиындылары таяқшаға тартылатындығын байқаймыз. Электрометр тілшелері зарядталған таяқшаны аспаптың таяқшасына тигізгенде бастапқы қалыптан ауытқиды. Бұл тәжірибелер зарядталған  кез келген дененің айналасында заттан ерекшеленетін электр өрісі деп аталатын кеңістік бар екенін көрсетеді. Осы өріс арқылы электрлік өзара әрекеттесу жүзеге асады. «Электр өрісі» ұғымын ағылшын ғалымы М.Фарадей және Дж.Максвел енгізді. Электр өрісі материяның айрықша бір түрі болып табылады. Бір затты көріп, сезетін болсақ, электр өрісін сезім мүшелеріміздің көмегімен қабылдай алмаймыз. Ол тек зарядталған денелер әрекетінен ғана байқалады.

      Зарядталған денелердің маңында электр өрісінің әрекеті күштірек, ал олардан алыстаған сайын өріс әлсірейді. Зарядталған денелерге немесе бөлшектерге өріс тарапынан әрекет ететін күштерді электрлік күш деп атаймыз.

(Электронды оқулықтан Кулон заңының тәжірибесін видеоролик арқылы көрсетіледі)

       Әдетте, өріс қасиеттерін зерттегенде, сынақ заряд деп аталатын оң бірлік заряд қолданылады және оның  өз өрісі еленбейді. Сонымен +q заряды тудырған өрістің қандай да бір нүктесінде орналасқан сыналатын зарядқа Кулон заңы бойынша Ғ1 күші әрекет етеді:

        Электр өрісінің кернеулігі – электр өрісінің зарядталған бөлшектер мен денелерге күштік әсерін сипаттайтын векторлық шама (Е). Ол электр өрісінің белгілі бір нүктесіне қойылған нүктелік зарядқа әсер ететін өріс күшінің (F0) сол зарядтың шамасына (q0) қатынасына тең.

        Бұл жерде зерттелетін өріске әкелінген зарядтың шамасы (q0) сол өрістің жасайтын зарядтардың шамасы мен олардың кеңістікте тарала орналасуын өзгертпейтіндей, мейлінше аз деп қарастырылады. Электр өрісінің кернеулігінің бірліктердің халықаралық жүйесіндегі өлшеу бірлігі: в/м.

       Электр өрісінің кернеулігі - өрістің көрсетілген нүктесінде орналасқан материалды нүктеге әсер ететін электр өріс күшінің осы заряд мөлшеріне қатынасы.

       Электр өрісінің кернеулігі физикалық шамасы Е әрпімен белгіленеді. ХЖ де Ньютонның Кулонға қатынасымен өлшенеді. 1н/1кл өлшенеді.

       Өріс бірнеше зарядтар арқылы пайда болса, онда кез келген нүктедегі кернеулік әрбір жеке заряд кернеуліктерінің геометриялық қосындысына тең: Е=Е1+Е2+Еn.

       Мұны суперпозиция принципі деп атайды. Барлық нүктелерде кернеулік бірдей болатын электр өрісі біртекті деп аталады. Кернеулік векторлық шама және оның бағыты бірлік оң зарядқа әсер ететін электр күші векторының бағытымен сәйкес келеді. Осыны ескеріп, күш сызықтары арқылы электр өрісінің графигін жүргізуге болады. (1 сурет)

         Электр өрісінің күш сызықтары деп өрістегі оң зарядталған бөлшекке әрекет ететін күштің бағытын көрсететін сызықтарды айтады. Күш сызықтарының міндетті түрде басы мен аяғы болады немесе шексіздікке кетеді. Электр өрісінің күш сызықтары оң зарядтан теріс зарядқа бағытталған, яғни оң зарядтан шығып, теріс зарядқа кіреді.

(Электр өрісінің күш сызықтарын анықтау, тәжірибе және плакаттар арқылы түсіндіріледі.)

2 сурет.

                 

         2 а   суретте                      2 б суретте                           2 в суретте                                                      

 

 суретте теріс зарядталған дене тудыратын өрістің күш сызықтары, ал оң зарядталған дененің күш сызықтары 1 ә суретте кескінделген. 69б суретте екі әр аттас зарядтар тудыратын өрістің күш сызықтары, 1 в бірдей зарядтар тудыратын өрістің күш сызықтары бейнеленген. Әр нүктеде модулі мен бағыты бойынша кернеулігі тұрақты электр өрісін біртекті деп атайды. Біртекті электр өрісіндегі кернеулік сызықтары бір біріне параллель. Электр өрісінің кернеулік сызықтары тұйықталған, үздіксіз және қиылыспайды.

(Электр өрісі күш сызықтарын түсіндіру барысында  күш сызықтарын анықтайтын құрылғылар арқылы көрсетіледі)

IV.Сергіту сәті. (Әр топқа екі екіден таратпа қағаздар беріледі. Таратпа қағаздарда жасырылған сөзді(физикалық шама, құрылғы) сөйлемей, іс қимылмен көрсету)

Сергіту сәті бойынша сұрақтар: Электроскоп, күш сызықтары, электрон, заряд, күш, магнит.

V.Жаңа сабақты бекіту. Есептер

  1. Екi нүктелiк заряд ауада бiр - бiрiнен 20 см арақашықтықта қандайда бiр күшпен өзара әсерлеседi. Осы зарядтардың майдағы өзара әсерлесу күштерi өзгермеуi (ауадағымен бiрдей болуы) үшiн олардың арақашықтықтары қандай болуы керек?
    Шешуi. «Ауа» ортаны «а» индексi және «май» ортаны «м» индексi арқылы белгiлеймiз. Кулон күшi мына формуламен анықталады:
    , Fв = Fм,,
    Немесе
    Шарты бойынша ra = 20 см = 0, 2 м; εa= 1, εм= 5. Одан алатынымыз, майда орналасқан зарядтар арасындағы арақашықтық, мынаған тең:
    жауабы: 8, 9 см


Есеп 2. Тепе - теңдiк күйде болуы үшiн көлемi 9мм3 темiр В кiшкене бөлшектiң керосинге батырылған А шариктен (4. 1 – сурет) қандай арақашықтықта орналасуы керек? Шарик заряды 7нКл, ал кiшкене бөлшектiң заряды – 2, 1 нКл - ға тең.
Темiрдiң тығыздығы 7800 кг/м3, керосиннiң тығыздығы – 800 кг/м3, керосиннiң диэлектриктiк өтiмдiлiгi (енуi) – 2, 1.
Шешуi. Кiшкене бөлшекке әсер ететiн күштердiң кескiнiн саламыз (4. 2 – сурет). Кiшкене бөлшек тепе - теңдiкте болуы үшiн, оған әсер ететiн барлық күштердiң векторлық қосындысы нөлге тең болады:
Y осiне проекциялап, алатынымыз:
(4. 1)
Fарх = ρкgV, Fк = kq1q2/εr2, m =εсV.
Сандық мәндерiн қойып:
Жауабы: кiшкене бөлшек В тепе - теңдiк күйде болуы үшiн, ол зарядталған А шариктен 1 см қашықтықта болуы керек.


Есеп 3. Нүктелiк зарядтар ортасында жатқан нүктедегi электр өрiсiнiң кернеулiгiн табыңыз
q1 = 8•10 - 9 Кл, q2 = - 6•10 - 9
Зарядтар арасындағы арақашықтық 10 см - ге тең.
Шешуi. Бiрiншi зарядтың жасайтын электр өрiсi кернеулiгiнiң модулi мына формула бойынша есептеледi:
ал екiншi зарядтың жасайтын электр өрiсi кернеулiгiнiң модулi:
Өрiстердiң суперпозиция принципi бойынша қорытқы өрiстiң кернеулiгi мынаған тең
Бiзге қажет өрiс нүктесi, бiрi оң екiншiсi терiс зарядталған, екi зарядтың ортасында орналасқандықтан, және векторлары бiр бағытта бағытталған және олардың геометриялық қосындысы қарапайым өрнек түрiнде берiледi:
Алынған өрнектiң өлшем бiрлiгiн тексеремiз:
Жауабы: берiлген зарядтардың ортасында жататын нүктедегi электр өрiсiнiң кернеулiгi 5, 04•10 - 4 В/м тең.

  1. Қорытындылау:

І. Пысықтау сұрақтары:

  1. Біз электр өрісі деп нені түсінеміз?
  2. Электр өрісінің негізгі қасиеті қандай?
  3. Күш сызығы ұғымын енгізу не үшін қажет болды?
  4. Электр өрісінң кернеулігі деп нені түсінеміз?

ІІ. ӨРІС, КҮШ, ЗАРЯД ұғымдарына пәнаралық байланыс жасау

(өз топтарына сәйкес мақал - мәтелдер, өлеңдер айтады.)

  • Өнерлінің өрісі кең
  • Бірігіп көтерген жүк жеңіл
  • Күш білекте емес, жүректе...... т.б.

 

VII.Бағалау:

Р/с

Оқушының аты жөні

Үй тапсырмасы

5 ұпай

Жаңа сабақты бекіту

5 ұпай

Қорытынды

5 ұпай

1

 

 

 

 

VIII. Үй тапсырмасын беру:Электростатикалық өріс. Өрістің күштік сипаттамасы; Деңгейлік тапсырмалардан есептер, Рымкеевич есептер жинағынан есептер

 

Пікір беру