Тема урока: Закон Кулона. Единица электрического заряда .
Цель урока: - изучить закон Кулона, научиться применять его для решения задач по электростатике.
Шарль Огюстен Кулон
(14.06.1736 – 23.08.1806)
французский физик, военный инженер, известный своими опытами по электричеству и магнетизму и исследованием сил трения.
В 1785 году установил основной закон электростатики.
Закон Кулона -
Кулоновская сила является центральной .
Электрический заряд – это физическая величина .
Обозначается буквой q
За единицу электрического заряда принят кулон (Кл )
1 Кл – это заряд, прошедший за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А; 1 Кл = 1 А·1с .
k – коэффициент
пропорциональности
Физический смысл k: F = k , если r =1 м, q 1 = q 2 =1Кл
Границы применимости закона Кулона:
2. Заряженные тела должны быть неподвижны т.к. при движении заряженных тел проявляется действие магнитного поля, возникающего в результате движения.
Закон Кулона - Сила взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
1. Как вы понимаете выражение «Сила прямо пропорциональна произведению модулей зарядов»?
2. Как вы понимаете выражение «Сила обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами»?
4.В каком случае выполняется закон Кулона? Почему?
5. Как изменится сила кулоновского взаимодействия, если…
А) величина одного из зарядов увеличится в 2 раза;
Б) величина одного из зарядов увеличится в 3 раза, а второго уменьшится в 9 раз;
В) расстояние между зарядами увеличится в 6 раз;
5 правильных ответов – «5»
4 правильных ответа - «4»
Слова для оценки работы:
активно пассивно
ответственно безответственно
с энтузиазмом равнодушно
сознательно несознательно
результативно безрезультатно
вдумчиво поверхностно
Работа по устранению затруднений:
- выучить определение, формулу, …;
- проконсультироваться с преподавателем по вопросу…,
Домашнее задание:
1. §85-86, вопросы после параграфа.
2. На сайте http://interneturok.ru посмотреть урок «Закон Кулона» - по желанию
3. На сайте http://www.fipi.ru/content/otkrytyy-bank-zadaniy-ege в разделе «Физика», Электростатика. Выбрать 3 задачи на применение закона Кулона и записать их решение в тетрадях.
Спасибо за урок.
Мне было приятно с вами работать.
Гало зимой. Световой, или солнечный, столб. Вид наблюдаемого гало. Ознакомиться с явлением. Гало. Гало обычно появляется вокруг Солнца. Световое явление. Метод изучения. Мистическое значение знамений. Вклад в изучение и систематизацию гало. Русские народные приметы. Гало – физическое явление. Четыре солнца засияли над русской землей. Определить природу явления.
«Воздействие ультразвука» - Не воспринимается человеческим ухом. Ультразвуковые волны влияют на растворимость вещества и в целом на ход химических реакций. Частота колебания Менее 20 Гц. Ультразвуковые волны могут образовывать строго направленные пучки. Ультразвук. С помощью ультразвука определяют расстояния находят пищу и обнаруживают врагов. Планктоны. Ультразвук оказывает влияние на человека. Спазмолитическое действие. Влияние инфразвука на организм людей.
«Формулировка закона Ома» - Закон Ома. Сопротивление. Удельное сопротивление. Расчет сопротивления проводника. Электрическое сопротивление. Единицы измерения. Формула сопротивления проводника. Формула и формулировка закона Ома. Закон Ома для участка цепи. Рассмотрим электрическую цепь. Формулы. Закон Ома для полной цепи. Треугольник формул. Удельное сопротивление проводника. Вольт. Сопротивление проводника. Проволока.
«Высокая влажность воздуха» - Специалисты в области экологии и здоровья человека. Влажность воздуха. Вред влажности воздуха. Абсолютная влажность воздуха. Вред высокой влажности воздуха. Средства устранения вреда влажности воздуха. Относительная влажность воздуха. Влажность воздуха для человека. Вред влажности воздуха для механизмов, машин. Польза влажности воздуха. Теплоотдача резко сокращается.
«Виды тепловых двигателей» - Три основные части теплового двигателя. Передает количество теплоты Q1 рабочему телу. Тепловой двигатель – устройство, преобразующее внутреннюю энергию топлива в механическую энергию. Один конец ствола сильно нагревали на огне. Кто и когда изобрёл? Как устроены тепловые двигатели? Пар, расширяясь, с силой и грохотом выбрасывал ядро. Тепловые двигатели. С 1775 по 1785 г – фирмой Уатта построено 56 паровых машин.
«Процесс кипения» - Формула. Кипение в быту и промышленности. Процесс кипения. Удельная теплота парообразования. Можно ли заставить кипеть воду, не нагревая. Q=Lm. Процессы нагревания и кипения. Газы и твёрдые тела. Как происходит процесс кипения. Температура кипения жидкости. Применение. Вещество. Приготовление пищи. Реши задачи. Определение. Давление. Температура кипения. Кипение. Сходство и различие. Температура жидкости.
Cлайд 1
Cлайд 2
Повторение пройденного материала: 1. Почему при электризации трением заряжаются оба тела? 2. Определите знак избыточных зарядов на дереве после того как об него потрется кошка. Какие по знаку заряды остаются на шерсти кошки?
Cлайд 3
3. Остается ли неизменной масса тела при электризации? 4. Сформулируйте закон сохранения заряда. 5.Газета «Известия» 22 марта 1969 года поместила следующий репортаж « …В Швеции сейчас наблюдается любопытное явление… Здороваешься за руку, и вдруг тебя бьет ток, взялся за какой-то металлический предмет – опять удар. В чем дело? В Скандинавии воздух сейчас настолько сух, что статическое электричество не уходит из организма, а накапливается в нем в больших количествах. От сверхмерной наэлекризованности люди становятся более раздражительными и повышенно возбудимыми». Насколько с точки зрения физики обоснованы выводы авторов?
Cлайд 4
В 1785 году французским ученым Шарлем Огюстеном Кулоном были получены первые результаты опытов по измерению силы взаимодействия двух точечных зарядов. Для измерения этой силы Кулон использовал крутильные весы.
Cлайд 5
Крутильные весы: Незаряженная сфера Неподвижная заряженная сфера Легкий изолирующий стержень Упругая нить Бумажный диск Шкала
Cлайд 6
Точечный заряд – заряженное тело, размер которого много меньше расстояния его возможного действия на другие тела.
Cлайд 7
Закон Кулона: Сила взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, прямо пропорциональна произведению модулей зарядов, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена по прямой, соединяющей эти заряды: q1 * q 2 F 12=k r2
Cлайд 8
где: q1 q2 - величины зарядов [ Кл] r - расстояние между ними [м] k -коэффициент пропорциональности F12 - сила Кулона [ Н] Кулон электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1А за 1 с.
Cлайд 9
В СИ коэффициент пропорциональности в законе Кулона равен: Н*м2 k = 9* 109 Кл2 1 k = 4πε0 где ε0= 8,85*10-12Кл2/ (Н*м2)- электрическая постоянная
Cлайд 10
Рассмотрим силы взаимодействия зарядов: Кулоновская сила подчиняется 3 закону Ньютона: F12 =F21
Cлайд 11
Кулоновская сила является центральной. Силы взаимодействия 2 неподвижных точечных заряженных тел направлены вдоль прямой, соединяющей эти тела.
Cлайд 12
Границы применимости закона: Заряженные тела должны быть точечными: размеры тел много меньше расстояний между ними. Если же размеры и расстояния соизмеримы, то закон Кулона не применим. В этом случае необходимо мысленно «разбить» тело на такие малые объемы, чтобы каждый из них отвечал условию точечности. Суммирование сил, действующих между элементарными объемами заряженных тел, дает возможность определить электрическую силу. Заряженные тела должны быть неподвижными т.к. при движении заряженных тел проявляется действие магнитного поля, возникающего в результате движения.
Закон кулона
Шарль Огюстен де Кулон
Под точечным зарядом понимают заряженное тело, размер которого много меньше расстояния его возможного воздействия на другие тела. В таком случае ни форма, ни размеры заряженных тел не влияют практически на взаимодействие между ними. Закон Кулона экспериментально впервые был доказан приблизительно в 1773 г. Кавендишем, который использовал для этого сферический конденсатор. Он показал, что внутри заряженной сферы электрическое поле отсутствует. Это означало, что сила электростатического взаимодействия меняется обратно пропорционально квадрату расстояния, однако результаты Кавендиша не были опубликованы. В 1785 г. закон был установлен Ш. О. Кулоном с помощью специальных крутильных весов. Опыты Кулона позволили установить закон, поразительно напоминающий закон всемирного тяготения. Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Сила взаимодействия между зарядами зависит также от среды между заряженными телами. В воздухе сила взаимодействия почти не отличается от таковой в вакууме. Закон Кулона выражает взаимодействие зарядов в вакууме.
Кулон - единица электрического заряда. Кулон (Кл) - единица СИ количества электричества (электрического заряда). Она является производной единицей и определяется через единицу силы тока - 1 ампер (А), которая входит в число основных единиц СИ. За единицу электрического заряда принимают заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А за 1 с. То есть 1 Кл = 1 А·с. Заряд в 1 Кл очень велик. Сила взаимодействия двух точечных зарядов по 1 Кл каждый, расположенных на расстоянии 1 км друг от друга, чуть меньше силы, с которой земной шар притягивает груз массой 1 т. Сообщить такой заряд небольшому телу невозможно (отталкиваясь друг от друга, заряженные частицы не могут удержаться в теле). А вот в проводнике (который в целом электронейтрален) привести в движение такой заряд просто (ток в 1 А - вполне обычный ток, протекающий по проводам в наших квартирах). Коэффициент k в законе Кулона при его записи в СИ выражается в Н · м2/Кл2. Его численное значение, определенное экспериментально по силе взаимодействия двух известных зарядов, находящихся на заданном расстоянии, составляет: k = 9 · 109 Н·м2/Кл2.
Закон Кулона справедлив для точечных заряженных тел. Практически закон Кулона хорошо выполняется, если размеры заряженных тел много меньше расстояния между ними. Коэффициент пропорциональности k в законе Кулона зависит от выбора системы единиц. В Международной системе СИ за единицу заряда принят кулон (Кл). \large k=\frac{1}{4\pi \varepsilon _0} Отметим, чтоб выполнялся закон Кулона необходимо 3 условия: 1 условие: Точечность зарядов - то есть расстояние между заряженными телами много больше их размеров 2 условие: Неподвижность зарядов. Иначе вступают в силу дополнительные эффекты: магнитное поле движущегося заряда и соответствующая ему дополнительная сила Лоренца, действующая на другой движущийся заряд 3 условие: Взаимодействие зарядов в вакууме
В конце XVIII Кулон установил на опыте количественный закон взаимодействия электрических зарядов. Для заряженных тел произвольной формы такого закона сформулировать нельзя, поскольку сила взаимодействия протяженных тел зависит от их формы и взаимного расположения. Но иногда размеры тела пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до других зарядов. Такое заряженное тело называют точечным зарядом. Для точечных зарядов возможно сформулировать закон взаимодействия, имеющий общее значение. В результате своих опытов Кулон установил, что сила взаимодействия двух точечных зарядов направлена вдоль линии, соединяющей оба заряда, обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами и пропорциональна величине обоих зарядов. Таким образом: F=k·(q1·q2)/r2. В этой формуле k - коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц. В системе СИ k=1/4pe0=9·109 н·м2/k2. Единица измерения электрического заряда в системе СИ - [Кулон]. В любой замкнутой системе заряженных тел алгебраическая сумма зарядов остается постоянной. Это закон сохранения зарядов. Между заряженными телами, входящими в данную систему, заряды могут перераспределяться в результате соприкосновения тел.
