Азбука електростатики

• Що називають електричним зарядом?
• Які два види електричних зарядів існують? Як вони взаємодіють?
• Що називають електризацією тіл? Які досліди можна провести з електризації?
• У чому полягає закон збереження електричного заряду?
• Назвіть значення елементарного заряду?
• Що вам відомо про електричне поле?
• Сформулюйте закон Кулон. Запишіть формулу для обчислення сили взаємодії між двома зарядами.

Актуалізація опорних знань

План уроку

1. Фундаментальні фізичні взаємодії
2. Електричне поле
3. Історія розвитку
4. Електричний заряд
5. Властивості електричного заряду
6. Закон збереження електричного заряду
7. Точкові заряди
8. Закон Кулона

​

1

• Електродинаміка вивчає електромагнітну взаємодію заряджених частинок.
• Електростатика – розділ електродинаміки, який вивчає взаємодію нерухомих електричних зарядів.

Електродинаміка

2

Електричне поле

• Електродинаміка – розділ фізики, що вивчає закони електромагнітної взаємодії тіл та частинок.
• Електризація – явище набуття тілом електричного заряду. Способи електризації: тертя, дотик, удар.
• Електричний заряд - фізична величина, яка характеризує здатність тіл або частинок приймати участь у електромагнітній взаємодії.
• Електроскоп, електрометр – прилади для спостереження та вимірювання електричного заряду. Принцип дії: взаємодія електричних зарядів.

3

• Електричне поле – вид матерії, який існує поблизу будь-якого електричного заряду та визначає характер взаємодії електрично заряджених тіл або частинок.
• Електростатичне поле – поле нерухомого заряду.
• Точковий заряд – електрично заряджена матеріальна точка.

​

Електричне поле

4

Види електризації

Існують і інші види електризації:

3. ударом;
4. наведенням (через вплив);
5. опроміненням;
6. хімічною взаємодією.

1. Тертям.
2. Дотиком

5

Фалес Мілетський �(640—550 рр. до н. е.), �грецький філософ

Від грецької назви бурштину – elektron – процес, у результаті якого тіла набувають властивості притягувати інші тіла, назвали електризацією тіл. �Тіла, що мають цю властивість, називають наелектризованими.

Історія розвитку електростатики

6

Притягання наелектризованих тіл. Бурштин потертий об хутро набуває властивості притягувати дрібні предмети – пушинки, соломинки…

Історія розвитку електростатики

Вільгельм Гілберт

(1540 – 1603) - англійський фізик і лікар, засновник науки про електрику.

Затвердив експеримент, як основу дослідження.

Під час тертя електризується не тільки бурштин, але й багато інших речовин і що притягують вони не тільки порошини, але й метали, дерево, папір, камінчики й навіть воду й олію.

7

Отто фон Геріке

(1602—1686), німецький вчений, побудував першу електростатистичну машину.

Історія розвитку електростатики

Виявив, що крім протягування, існує й електричне відштовхування.

8

Шарль Дюфе �(1698 – 1739)

Провів експерименти по електризації й установив що існують два види зарядів. При терті скляної палички про шовк, скло одержав один вид заряду – скляний, а при терті смоляної (бурштинової) палички про вовну (хутро) та одержує інший вид заряду – смоляний.

Історія розвитку електростатики

9

Бенджамін Франклін� (1706 – 1790)

Ввів поняття позитивного й негативного заряду.

Історія розвитку електростатики

11

Ломоносов Михайло Васильович� (1711 – 1765)

Для виміру значення електричного заряду Ломоносовим був придуманий і винайдений електрометр (електроскоп).

Історія розвитку електростатики

12

Історія розвитку електростатики

Вiн довiв, що в центрi атома перебуваэ дуже мале позитивно заряджене ядро, а негативно зарядженi електрони рухаються навколо ядра. Так з’ясувалося, що саме всерединi речовони «зосередженi» позитивнi й негативнi заряди: у ядрах атомiв – позитивнi, а негативнi – в електронах.

Ернест Резерфорд,

1871 - 1937

відомий фізик та хімік.

Лауреат Нобелевської премії.

Ернест Резерфорд створив "планетарну модель атома.

Атом = ядро + електрони.

Ядро = протони + нейтрони (нуклони).

13

Електричний заряд

Електричний заряд – це фізична величина, яка характеризує властивість частинок або тіл вступати в електромагнітну взаємодію.

Одиниця електричного заряду 1 кулон (1 Кл).

1 кулон дорівнює заряду, який проходить через поперечний переріз провідника за 1 секунду, якщо сила струму в провіднику 1 А.

1Кл = 1 А 1 с.

Заряд – кількісна міра електричної взаємодії.

​

14

Властивості електричного заряду

• Існують два види електричного заряду: позитивні та негативні.
• Носіями електричного заряду є частинки – електричних заряд не існує окремо від неї.
• Протони “+” (на склі потертому об шовк)
• Електрони “-”(на ебоніті потертому об шерсть)

​

​

15

• Електрон
• Заряд = -1,6⋅10^-19 Кл
• Маса спокою = 9,1⋅10^-31 кг
• Відкрив Томсон
• Протон
• Заряд = 1,6⋅10^-19 Кл
• Маса спокою в 1836 разів більша за масу електрона
• Відкрив Резерфорд

Властивості електричного заряду

• Тіла, що мають заряди одного знака, відштовхуються, тіла, що мають заряди протилежних знаків, притягуються.

16

Властивості електричного заряду

• Електричний заряд є дискретним, електричні заряди кратні певному найменшому (елементарному) заряду. Носій найменшого негативного заряду – електрон (- 1,6 × 10^-19 Кл).

Тобто заряд будь-якого значення є кратним елементарному

​

17

За будь-якого способу електризації тіл відбувається перерозподіл наявних в тілах електричних зарядів. Повний заряд замкненої системи тіл або частинок залишається незмінним під час усіх взаємодій, які відбуваються в цій системі.

18

Закон збереження електричного заряду

Точкові заряди

Найпростішою моделлю зарядженого тіла є точковий заряд.

Точкові заряди – заряджені тіла, які в багато разів менше відстані між ними. Ні форма ні розміри заряджених тіл не впливають на їхню взаємодію.�

Розмірами тіл можна знехтувати порівняно з відстанями між ними

19

Закон Кулона

Шарль Огюстен Кулон (1736—1806)

досліджував силу взаємодії між зарядженими тілами та сформулював закон їхньої взаємодії.

Закон був відкритий в 1785 році.

20

Закон якісно описує взаємодію заряджених тіл. Він є фундаментальним законом, тобто встановленим за допомогою експерименту і не випливає ні з якого іншого закону природи.

Дослід Кулона

Ідея вимірів ґрунтувалася на блискучому здогаді Кулона про те, що якщо заряджена кулька привести в контакт із точно таким же незарядженим, то заряд першого розділиться між ними нарівно. Таким чином, був зазначений спосіб змінювати заряд кульки у два, три і т.д. раз. У досвідах Кулона вимірялася взаємодія між кульками, розміри яких багато менше відстані між ними. Такі заряджені тіла прийнято називати точковими зарядами.

21

�

Сили взаємодії двох точкових заряджених тіл спрямовані уздовж прямої лінії, що з'єднують ці тіла. Ці сили називають кулонівськими силами.

​

22

Закон Кулона

Сила взаємодії двох точкових нерухомих зарядів у вакуумі прямо пропорційна добутку модулів заряду й обернено пропорційна квадрату відстані між ними.

​

​

23

Закон Кулона

Фізичний зміст К

Два точкових заряди по 1 Кл кожний, розташовані на відстані 1 м один від одного, взаємодіють із силою, що дорівнює 9 × 10⁹ Н.

Як уявити собі таку величезну силу: вона дорівнює вазі навантаженого поїзда, довжина якого дорівнює приблизно відстані від Харкова до Києва.

Неможливо передати заряд 1 Кл тілу «звичайних розмірів».

24

Принцип суперпозиції кулонівських сил

25

Закріплення матеріалу

1. Чим відрізняється простір, який оточує заряджене тіло, від простору, який оточує не заряджене тіло?
2. Властивості електричного заряду?
3. Електричний заряд кульки дорівнює нулю. Чи можу така кулька брати участь в електричних взаємодіях?
4. Сформулюйте закон Кулона.

​

​

Розв’язування задач

1. Два однакові за модулем і знаком точкові заряди, розташовані на відстані 5 см один від одного, відштовхуються із силою 0,1 Н. Визначити значення кожного заряду.

2. У результаті тертя об сукно ебонітова паличка одержала заряд –12,8 мкКл. Визначити кількість надлишкових електронів на паличці. На скільки збільшилася маса ебонітової палички?

Розв’язування задач

3. На якій відстані один від одного знаходяться в повітрі два однакових електричних заряди по 5 мкКл, які взаємодіють із силою 10 Н?

​

4. Дві однакові металеві кульки, що мають заряди 6 мкКл і –12 мкКл, розташовуються на відстані 60 см одна від одної. Визначити силу взаємодії між ними після того, як їх привели в зіткнення й потім розвели на попередню відстань?

Розв’язування задач

5. Два точкових зарядів q₁ та q₂ знаходяться на відстані r один від одного. Якщо відстань між ними зменшити на величину 50 см, то сила взаємодії збільшиться у два рази. Знайти відстань r?

Домашнє завдання

1. Підручник §40,
2. вправа 40 (1, 2)
3. Збірник задач Божинова № 1.10, 1.13, 1.19.

​