Презентация по физике "Электростатика. Электрические заряды" -

Содержание

Слайд 2

Яковлева Т.Ю.

Электрические заряды

Электростатика – раздел физики, в котором изучается взаимодействие неподвижных электрических

Яковлева Т.Ю. Электрические заряды Электростатика – раздел физики, в котором изучается взаимодействие
зарядов (электростатическое взаимодействие).
Электрический заряд – физическая величина, характеризующая способность тел и частиц к электрическим взаимодействиям.

Слайд 3

Яковлева Т.Ю.

Фундаментальные взаимодействия в природе

Яковлева Т.Ю. Фундаментальные взаимодействия в природе

Слайд 4

Яковлева Т.Ю.

Электростатические взаимодействия легко отличить от других типов фундаментальных взаимодействий:

Ядерные взаимодействия оказываются

Яковлева Т.Ю. Электростатические взаимодействия легко отличить от других типов фундаментальных взаимодействий: Ядерные
существенно более короткодействующими и экспоненциально спадают с расстоянием между частицами.
Зависимость гравитационных сил от расстояния сходна с электростатическим взаимодействием. Различие состоит в масштабе возникающих сил (в атоме электростатические взаимодействия превосходят гравитационные в 1042 раз). Гравитационные взаимодействия могут приводить к появлению только сил притяжения, в то время как при электростатических взаимодействиях между частицами различных типов могут возникать как силы притяжения, так и отталкивания.
Между двумя неподвижными частицами помимо электростатических сил возможно возникновение ещё одного вида сил, обычно также относимых к электромагнитным взаимодействиям. Эти силы оказываются малыми по сравнению с электростатическими, быстрее спадают с расстоянием (обратно пропорциональны четвёртой степени расстояния между частицами) и, поэтому, легко отличимы от рассматриваемых.

Слайд 5

Яковлева Т.Ю.

Положительное и отрицательное электричество

В теории американского ученого Бенджамина Франклина в 1750

Яковлева Т.Ю. Положительное и отрицательное электричество В теории американского ученого Бенджамина Франклина
г. впервые было введено понятие положительного и отрицательного электричества (заряда) и их обозначение: «+» и «–», что оказалось весьма удобным, так как позволило описать все возможные случаи электростатического взаимодействия частиц – притяжение и отталкивание – при помощи единой формулы.

Слайд 6

Яковлева Т.Ю.

Электростатическое взаимодействие между двумя одинаковыми зарядами +q

Яковлева Т.Ю. Электростатическое взаимодействие между двумя одинаковыми зарядами +q

Слайд 7

Яковлева Т.Ю.

Положительный и отрицательный заряды

Яковлева Т.Ю. Положительный и отрицательный заряды

Слайд 8

Яковлева Т.Ю.

Закон сохранения зарядов

Хороший эксперимент имеет больше ценности, чем глубокомыслие такого гения,

Яковлева Т.Ю. Закон сохранения зарядов Хороший эксперимент имеет больше ценности, чем глубокомыслие
как Ньютон.
Гемфри Дэви (1779-1829).
Основатель электрохимии.
С Деви началась материалистическая эпоха
торжества экспериментальной науки.

Слайд 9

Яковлева Т.Ю.

Точечный заряд

Точечный заряд – заряд, сосредоточенный на теле, линейные размеры которого пренебрежимо

Яковлева Т.Ю. Точечный заряд Точечный заряд – заряд, сосредоточенный на теле, линейные
малы по сравнению с расстоянием до других заряженных тел, с которыми он взаимодействует. Понятие точечного заряда является физической абстракцией.
Иногда точечным зарядом называют наэлектризованное тело, размеры которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до других заряженных тел, с которыми оно взаимодействует. Данное определение имеет тот недостаток, что далеко не всегда даже маленькое (по сравнению с расстояниями до других тел) тело можно рассматривать как материальную точку.

Слайд 10

Яковлева Т.Ю.

Электрически замкнутая система

Систему, через границы которой не могут пройти заряды (заряженные

Яковлева Т.Ю. Электрически замкнутая система Систему, через границы которой не могут пройти
частицы), называют электрически изолированной (закрытой, замкнутой). Незаряженные частицы, в том числе и фотоны (кванты), могут входить и выходить через границу такой системы.

Слайд 11

Яковлева Т.Ю.

Закон сохранения электрического заряда

Полный электрический заряд замкнутой (изолированной, закрытой) физической системы,

Яковлева Т.Ю. Закон сохранения электрического заряда Полный электрический заряд замкнутой (изолированной, закрытой)
равный алгебраической сумме зарядов слагающих систему элементарных частиц (для обычных макроскопических тел  – протонов и электронов), строго сохраняется во всех взаимодействиях и превращениях этой системы.

Слайд 12

Яковлева Т.Ю.

Эксперимент по переносу зарядов

Яковлева Т.Ю. Эксперимент по переносу зарядов

Слайд 13

Яковлева Т.Ю.

Электрические заряды в атомах

Яковлева Т.Ю. Электрические заряды в атомах

Слайд 14

Яковлева Т.Ю.

Электрические заряды в атомах

Яковлева Т.Ю. Электрические заряды в атомах

Слайд 15

Яковлева Т.Ю.

Опыты Милликена по определению заряда электрона

В 1909-16 гг. американский физик

Яковлева Т.Ю. Опыты Милликена по определению заряда электрона В 1909-16 гг. американский
лауреат Нобелевской премии Роберт Эндрус Милликен (1868-1953) показал, что в природе электрические заряды тел состоят из дискретных зарядов. Для этого Милликен взял стеклянный ящик, верх и дно которого были сделаны из металла. Эти металлические пластины были противоположно заряжены. Далее Милликен вспрыскивал в ящик масло через отверстие в верхней пластине. При распылении капельки масла заряжались, и, попадая в конденсатор, двигались под действием силы тяжести и приложенного электрического поля. Освещением рентгеновскими лучами можно было слегка ионизировать воздух между пластинами конденсатора и изменять заряд капли. Учёт вязкости воздуха позволил Милликену вычислить величину минимального электрического заряда.

Слайд 16

Яковлева Т.Ю.

Опыты Милликена по определению заряда электрона

Яковлева Т.Ю. Опыты Милликена по определению заряда электрона

Слайд 17

Яковлева Т.Ю.

Взаимодействие электрических зарядов; закон Кулона

Яковлева Т.Ю. Взаимодействие электрических зарядов; закон Кулона

Слайд 18

Яковлева Т.Ю.

Эксперименты Кулона

Изучая законы закручивания нитей и проволок под действием внешней механической

Яковлева Т.Ю. Эксперименты Кулона Изучая законы закручивания нитей и проволок под действием
силы, французский инженер Шарль Огюстен Кулóн (1736-1805) нашёл, что упругая сила, возникающая при закручивании, пропорциональна углу закручивания и зависит от длины нити (проволоки), её диаметра и материала, из которого она изготовлена. Используя обнаруженные зависимости, Кулон в 1784 г. сконструировал и изготовил установку, получившую название «крутильные весы».

Слайд 19

Яковлева Т.Ю.

Французский инженер и физик Шарль Огюстен Кулóн (14.06.1736-23.08.1806)

Яковлева Т.Ю. Французский инженер и физик Шарль Огюстен Кулóн (14.06.1736-23.08.1806)

Слайд 20

Яковлева Т.Ю.

Крутильные весы Кулона:

1 – упругая нить с подвешенным на ней горизонтальным

Яковлева Т.Ю. Крутильные весы Кулона: 1 – упругая нить с подвешенным на
рычагом 2; 3 и 4 – проводящие шарики, укреплённые на концах рычага;
5 – шкала;
6 – заряженный шарик

Слайд 21

Яковлева Т.Ю.

Схема опыта Кулона (1785 г.)

Яковлева Т.Ю. Схема опыта Кулона (1785 г.)

Слайд 22

Яковлева Т.Ю.

Закон Кулона

Сила взаимодействия неподвижных точечных зарядов прямо пропорциональна произведению их величин,

Яковлева Т.Ю. Закон Кулона Сила взаимодействия неподвижных точечных зарядов прямо пропорциональна произведению
обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена в изотропном пространстве вдоль прямой, соединяющей эти заряды:

Слайд 23

Яковлева Т.Ю.

Закон Кулона

Рихман утверждал: «электрическая материя, неким движением возбуждаемая вокруг тела, по

Яковлева Т.Ю. Закон Кулона Рихман утверждал: «электрическая материя, неким движением возбуждаемая вокруг
необходимости должна опоясывать его на некотором расстоянии; на меньшем расстоянии от поверхности тела действие её бывает сильнее; следовательно, при увеличении расстояния сила её убывает по некоторому, пока ещё неизвестному закону». Таким образом, Рихман ещё в начале 1750-х гг. (за 40 лет до Кулона) открыл существование электрического поля вокруг заряженного тела, напряжённость которого убывает с увеличением расстояния от тела.

Слайд 24

Яковлева Т.Ю.

Закон Кулона

В 1759 г. Эпинус постулировал, что сила электрического взаимодействия пропорциональна

Яковлева Т.Ю. Закон Кулона В 1759 г. Эпинус постулировал, что сила электрического
электрическим зарядам и уменьшается пропорционально квадрату расстояния, но экспериментально это не подтвердил.
Экспериментально с достаточной точностью будущий закон Кулона впервые был доказан ещё в 1771-73 гг. английским физиком Генри Кáвендишем (Henry Cavendish, 1731-1810) из значительно более точных, чем у Кулона, но косвенных измерений.
Он также изобрёл и крутильные весы.

Слайд 25

Яковлева Т.Ю.

Диэлектрическая проницаемость среды

Влияние той или иной среды на величину электрического взаимодействия

Яковлева Т.Ю. Диэлектрическая проницаемость среды Влияние той или иной среды на величину
между зарядами можно оценить, если сравнить силы взаимодействия между зарядами в отсутствие среды (F0) и при её наличии (F). Назовём отношение сил диэлектрической проницаемостью среды и обозначим эту величину ε:
ε = F0 /F

Диэлектрическая проницаемость ε – безразмерная величина. Для пустоты (вакуума) ε = 1, для воздуха при 0 oС и атмосферном давлении 1,000594, для водяного пара 1,0126, для керосина 2, у сухой бумаги 2÷2,5, у эбонита – 2,7÷2,9, у стекла – 5÷16, у этилового спирта – 26,8, у воды – 81.

Слайд 26

Яковлева Т.Ю.

Единицы измерения заряда

В системе СИ за единицу электричества принят кулон (Кл)

Яковлева Т.Ю. Единицы измерения заряда В системе СИ за единицу электричества принят
– количество электричества, протекающее за 1 с через поперечное сечение проводника при токе в цепи, равном 1 А.
(Заряд протона 1,60218·10–19 Кл)
Ампер-секунда – единица количества электричества; то же, что кулон.
Ампер-час – внесистемная единица количества электричества, равная 3600 Кл. Обозначается а×ч. В ампер-часах обычно выражают заряд аккумуляторов.

Слайд 27

Яковлева Т.Ю.

Зеркальный гальванометр:

1 – осветитель (лампа);
2 – шкала;
3 – гальванометр;
4 – зеркальце

Яковлева Т.Ю. Зеркальный гальванометр: 1 – осветитель (лампа); 2 – шкала; 3

Слайд 28

Яковлева Т.Ю.

Электрическая постоянная

При введении независимой единицы заряда закон Кулона должен содержать коэффициент

Яковлева Т.Ю. Электрическая постоянная При введении независимой единицы заряда закон Кулона должен
пропорциональности, имеющий определённую величину и размерность:
Электрическая постоянная ε0 – физическая постоянная, входящая в уравнения законов электрического поля (в том числе, в закон Кулона) при записи этих уравнений в рационализированной форме, в соответствии с которой образованы электрические и магнитные единицы СИ.
ε0 = 8,85·10-12 Кл2/Н·м2 или Ф/м,
k = 1/4πεε0 = 9·109 Н·м2/Кл2

Слайд 29

Яковлева Т.Ю.

Рационализованная форма

Рационализованная форма записи уравнений электромагнетизма была впервые предложена английским физиком

Яковлева Т.Ю. Рационализованная форма Рационализованная форма записи уравнений электромагнетизма была впервые предложена
Оливером Хéвисайдом (1850-1925). При рационализированной форме в знаменатели закона Кулона и закона Био–Савара–Лапласа ставится коэффициент 4π. В результате этого в ряде уравнений, относительно часто встречающихся на практике, этот коэффициент исчезает, и уравнения приобретают более симметричный вид. В первую очередь это относится к уравнениям Максвелла. Такая «рационализация» упростила инженерные расчёты, но скрыла физический смысл формул.
Закон Кулона в среде в системе СИ:
где произведение ε0·ε ≡ εа – абсолютная диэлектрическая проницаемость данной среды.

Слайд 30

Яковлева Т.Ю.

Аналогии между механическими и электрическими взаимодействиями

Яковлева Т.Ю. Аналогии между механическими и электрическими взаимодействиями

Слайд 31

Яковлева Т.Ю.

Вопросы

Какие взаимодействия называют электрическими?
Что такое электрический заряд?
В чём сходство и

Яковлева Т.Ю. Вопросы Какие взаимодействия называют электрическими? Что такое электрический заряд? В
отличие электрического заряда и гравитационной массы?
Как взаимодействуют одноимённые и разноимённые электрические заряды?
Какой заряд называют элементарным?
Когда тело является электрически нейтральным, а когда заряженным?
Сформулируйте закон сохранения электрического заряда.
В каких случаях выполняется закон сохранения заряда?
Можно ли электрический заряд делить бесконечно?
Что определяет закон Кулона?
Какая величина характеризует влияние среды на силу взаимодействия между зарядами?
Объясните физический смысл диэлектрической проницаемости.
Напишите закон Кулона для взаимодействия зарядов с учётом среды в системе СИ.
Чему равен коэффициент пропорциональности в законе Кулона в системе СИ?
Что такое электрическая постоянная и чему она равна в системе СИ?
Установите единицу электрического заряда в системе СИ, сформулируйте её определение.
Имя файла: Презентация-по-физике-"Электростатика.-Электрические-заряды"---.pptx
Количество просмотров: 2040
Количество скачиваний: 57