Электрическое поле доклад по физике 8 класс

Обновлено: 05.07.2024

Электрическое поле как частная форма проявления электромагнитного поля, определяющая действие на электрический заряд. Силовые линии кулоновских полей положительных и отрицательных точечных зарядов. Понятие про дипольный момент. Поле заряженной нити.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	30.08.2012
Размер файла	382,0 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Реферат на тему: Электрическое поле

Электрическое поле

Электрическое поле - частная форма проявления (наряду с магн. полем) электромагнитного поля, определяющая действие на электрический заряд (со стороны поля) силы, не зависящей от скорости движения заряда. Представление об электрическом поле было введено М. Фарадеем в 30-х гг. 19 в. Согласно Фарадею, каждый покоящийся заряд создаёт в окружающем пространстве электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой заряд и наоборот; так осуществляется взаимодействие зарядов (концепция близкодействия). Основная количественная характеристика электрического поля - напряжённость электрического поля Е, которая в данной точке пространства определяется отношением силы F, действующей на заряд, помещённый в эту точку, к величине заряда q: E=F/q. Электрическое поле в среде наряду с напряжённостью характеризуется вектором электрической индукции D. Распределение э.п. в пространстве можно изображать с помощью силовых линий напряжённости э. п. Силовые линии потенц. э.п., порождаемого электрическими зарядами, начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных (или уходят на бесконечность). Силовые линии вихревого э.п., порождаемого переменным магнитным полем, замкнуты.

По современным представлениям, электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждое заряженное тело создает в окружающем пространстве электрическое поле. Это поле оказывает силовое действие на другие заряженные тела. Главное свойство электрического поля - действие на электрические заряды с некоторой силой. Таким образом, взаимодействие заряженных тел осуществляется не непосредственным их воздействием друг на друга, а через электрические поля, окружающие заряженные тела.

Электрическое поле, окружающее заряженное тело, можно исследовать с помощью так называемого пробного заряда - небольшого по величине точечного заряда, который не производит заметного перераспределения исследуемых зарядов.

Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика - напряженность электрического поля.

Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда:

Напряженность электрического поля - векторная физическая величина. Направление вектора в каждой точке пространства совпадает с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.

Электрическое поле неподвижных и не меняющихся со временем зарядов называется электростатическим. Во многих случаях для краткости это поле обозначают общим термином - электрическое поле

Если с помощью пробного заряда исследуется электрическое поле, создаваемое несколькими заряженными телами, то результирующая сила оказывается равной геометрической сумме сил, действующих на пробный заряд со стороны каждого заряженного тела в отдельности. Следовательно, напряженность электрического поля, создаваемого системой зарядов в данной точке пространства, равна векторной сумме напряженностей электрических полей, создаваемых в той же точке зарядами в отдельности:

В соответствии с законом Кулона напряженность электростатического поля, создаваемого точечным зарядом Q на расстоянии r от него, равна по модулю

Это поле называется кулоновским. В кулоновском поле направление вектора зависит от знака заряда Q: если Q > 0, то вектор направлен по радиусу от заряда, если Q 0 вектор параллелен а при Q

Электрическое поле — особый вид материи, существующий вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также в свободном виде при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах). Электрическое поле непосредственно невидимо, но может наблюдаться благодаря его силовому воздействию на заряженные тела.

В классической физике, применимой при рассмотрении крупномасштабных (больше размера атома) взаимодействий электрическое поле рассматривается как одна из составляющих единого электромагнитного поля и проявление электромагнитного взаимодействия. В квантовой электродинамике — это компонент электрослабого взаимодействия.

Эффект поля заключается в том, что при воздействии электрического поля на поверхность электропроводящей среды в её приповерхностном слое изменяется концентрация свободных носителей заряда. Этот эффект лежит в основе работы полевых транзисторов.

Основным действием электрического поля является силовое воздействие на неподвижные (относительно наблюдателя) электрически заряженные тела или частицы. Если заряженное тело фиксировано в пространстве, то оно под действием силы не ускоряется. На движущиеся заряды силовое воздействие оказывает и магнитное поле (вторая составляющая силы Лоренца).

Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика - напряженность электрического поля. Обозначается буквой E и находится по формуле:

Напряженностью электрического поля называют векторную физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещённый в данную точку пространства, к величине этого заряда. Направление вектора совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд. В Международной системе единиц (СИ) напряженность электрического поля измеряется в вольтах на метр: в/м .

Напряженность электрического поля как любая механическая сила характеризуется как численным значением, так и направлением в пространстве (рис. 1), т. е. является векторной величиной.

Она изображается на чертеже отрезком, длина которого в определенном масштабе выражает числовое значение величины E ., а стрелка указывает ее направление.

Рис. 1 Напряженность электрического поля в точке А

Если в формуле Кулона один из зарядов принять равным единице, то мы получим силу, действующую на единицу заряда, т. е. напряженность электрического поля

На рис. 2а графически показана напряженность электрического поля в точках А и В, удаленных на расстояние r₁ и r₂ от положительного заряда q, помещенного в какой-либо среде.

Рис 2 Напряженность электрического поля в разных точках пространства

Как видно из чертежа, напряженность поля достаточно малого (точечного) положительного заряда направлена от заряда вдоль радиуса. Напряженность поля в точках А и В, разноудаленных от заряда q, различна и убывает по мере удаления от заряда q обратно пропорционально квадрату расстояния. На рис. 2б графически показана напряженность электрического поля в точках А и В, удаленных на расстояние r₁ и r₂ от одиночного отрицательного заряда—q, находящегося в какой-либо среде. Напряженность поля в этом случае направлена вдоль радиуса к заряду.

Рассмотрим теперь, чему равна напряженность поля, созданного двумя электрическими зарядами +q₁ и -q₂ в некоторой точке А (рис. 3).

Рис. 3 Определение напряженности поля, образованного двумя зарядами

Если убрать заряд —q₂ , то напряженность поля в точке А, созданная зарядом +q₂ , будет E ₁ , Наоборот, если убрать заряд +q₁ . то напряженность поля в точке А, созданная зарядом —q₂ , будет E ₂ . Так как напряженности E ₁ и E ₂ направлены под углом одна к другой, то для получения результирующей напряженности поля E от совместного действия зарядов +q₁ и —q₂ необходимо напряженности E₁ и E ₂ сложить по правилу параллелограмма. Тем же способом можно вычислить и построить напряженность в любой точке поля при любом числе электрических зарядов.

Положительный электрический заряд, внесенный в поле положительно заряженного тела шарообразной формы, будет отталкиваться по прямой линии, являющейся продолжением радиуса заряженного тела.

Помещая электрический заряд в различные точки поля заряженного шара и отмечая траектории движения заряда под действием его электрических сил, мы получим ряд радиальных прямых, расходящихся от шара во все стороны. Эти воображаемые линии, по которым стремится двигаться положительный, лишенный инерции заряд, внесенный в электрическое поле, как было указано выше, называются электрическими силовыми линиями. Ясно, что в электрическом поле можно провести любое число силовых линий. С помощью силовых линий можно графически изобразить не только направление, но и величину напряженности электрического поля в данной точке. Если условиться проводить силовые линии так, чтобы через квадратный сантиметр поверхности, перпендикулярной к этим линиям в данной точке поля, проходило такое их количество, которое было бы равно напряженности поля в этой точке, то этот графический прием позволит нам судить о величине напряженности в данной точке поля по густоте силовых линий.

На рис. 4а дано электрическое поле положительно заряженного шара, удаленного от других зарядов, а на рис. 4б дано поле отрицательно заряженного шара.

Рис 4 Силовые линии а) положительно и б) отрицательно заряженного шара

Рассмотрим более сложное электрическое поле между двумя разноименными точечными зарядами (рис. 5а ). Возьмем точку А и построим для нее вектор напряженности с учетом одновременного действия двух заряженных тел.

Рис.5 Направление поля в различных точках пространства

На конце вектора напряженности E ₁ ставим точку Б и строим вектор напряжения в этой точке. В точке В , установленной на конце вектора напряженности E ₂ строим вектор напряженности и т. д. Ломаная линия АБВГД показывает направление электрического поля в точках А, Б, В, Г и Д. При большем числе промежуточных точек (рис. 5 б ) ломаная линия, соединяющая эти точки, будет точнее передавать направления поля.

Точное представление о направлении поля даст линия с бесконечно большим числом этих точек на ней. При этом ломаная линия переходит в некоторую плавную кривую (рис. 5 в ). Направление поля в данной точке совпадает с вектором напряженности и может быть указано направлением касательной к силовой линии в этой же точке.

На рис. 6а дано изображение электрического поля двух физически точечных разноименных зарядов, а на рис. 6б — двух одноименных зарядов.

Рис. 6 Электрические поля двух разноименных(а) и двух одноименных(б)

Электрическое поле, напряженность которого в разных точках пространства одинакова по величине и по направлению, называется однородным, или равномерным. Практически однородное поле получается между большими параллельными пластинами (рис. 7).

Рис 7 Однородное электрическое поле

Однородное электрическое поле изображается параллельными линиями, расположенными на одинаковых расстояниях одна от другой.

Так как одноименные заряды взаимно отталкиваются, то электрический заряд сосредоточивается только на внешней поверхности проводника. Количество электричества, приходящееся на единицу поверхности заряженного тела, называется поверхностной плотностью электрического заряда. Величина плотности электрического заряда зависит от количества электричества на теле, а также от формы поверхности проводника. На телах правильной формы (шар, очень длинные проводники круглого сечения) электрический заряд распределяется равномерно. Поэтому поверхностная плотность электрического заряда во всех точках поверхности таких тел будет одинакова.

На проводниках неправильной формы заряд распределяется неравномерно. Большая плотность электричества будет на выступах, выпуклостях, меньшая — во впадинах, углублениях.

Особенно велика плотность электричества на остриях. Поэтому части заряда, находящиеся на острие тела неправильной формы, будут испытывать силы отталкивания, стремящиеся удалить эти части заряда с поверхности тела. Большая часть заряда, скопившаяся на острие проводника, может образовать в этом месте сильное электрическое поле, под влиянием которого воздух (или другой диэлектрик) будет ионизирован и станет проводящим. В этом случае электрический заряд, как говорят, начинает стекать с острия. Во избежание этого в электротехнике высоких напряжений на проводниках тщательно устраняют острые углы, концы, выступы.

Наблюдение электрического поля в быту

Для того, чтобы создать электрическое поле, необходимо создать электрический заряд. Натрите какой-нибудь диэлектрик о шерсть или что-нибудь подобное, например, пластиковую ручку о собственные чистые волосы. На ручке создастся заряд, а вокруг — электрическое поле. Заряженная ручка будет притягивать к себе мелкие обрывки бумаги. Если натирать о шерсть предмет большей ширины, например, резиновую ленту, то в темноте можно будет видеть мелкие искры, возникающие вследствие электрических разрядов.

Электрическое поле часто возникает возле телевизионного экрана при включении или выключении телеприёмника. Это поле можно почувствовать по его действию на волоски на руках или лице.

Электрическое поле внутри проводников с избыточными зарядами

Из опытов, приводимых в электростатике, известно, что избыточные заряды привнесённые в проводник извне, перемещаются к поверхности проводника и остаются у поверхности проводника. Само перемещение избыточных зарядов к поверхности проводника свидетельствует о наличии электрического поля внутри проводника в период перемещения к поверхности проводника.

Некоторые авторы признают наличие электрического поля внутри проводника в период перемещения зарядов к поверхности, но считают, что после периода перемещения избыточных зарядов к поверхности электрического поля нет. Если бы это было так, то избыточные заряды находились бы в состоянии безразличного равновесия и беспорядочно перемещались бы по всему объёму проводника подобно броуновскому движению молекул, но этого не происходит.

2. Я.П. Терлицкий, Ю.П. Рыбаков

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Описание презентации по отдельным слайдам:

Маленькая масса Кинетическая, внутренняя, потенциальная… Величина, которую на Руси измеряли в верстах в час Элемент периодической таблицы Менделеева под номером три Прибор для измерения температуры Тепловой процесс, интенсивное испарение жидкости по всему объему Единица измерения времени Создатель температурной шкалы Мера инертности и гравитации Тепловой процесс, переход из газообразного состояния в жидкое Составляющий молекулы …внутреннего сгорания Процесс обратный кристаллизации Первый химический элемент Единица измерения количества теплоты Один из примеров конвекции воздуха в огромных масштабах 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Ввести понятие электрического поля и узнать его свойства; Дать определение электрической силы. Уточнить понятия: электризация тел, электрический заряд, взаимодействие зарядов, два вида электрических зарядов. Мы будем учиться: формулировать гипотезы и проверять их, наблюдать, сравнивать, анализировать, делать выводы.

Электрическое взаимодействие отличается от взаимодействия тел, изучаемого механикой, прежде всего тем, что заряженные тела взаимодействуют, находясь на некотором расстоянии друг от друга. Это взаимодействие наблюдается как в вещественной среде, так и в безвоздушном пространстве. Согласно утверждению английских учёных М. Фарадея и Д. Максвелла, в пространстве, в котором находится заряженное тело, существует электрическое поле. Посредством этого поля одно заряженное тело действует на другое.

Электрическое поле материально, наряду с веществом оно представляет собой вид материи. Это означает, что электрическое поле реально, оно существует независимо от нас. Убедиться в реальности электрического поля заряженного тела можно, наблюдая его действие на другие тела.

Электрическая сила

Силу, с которой поле действует на внесённый в него электрический заряд, называют электрической силой. Предположим, что в электрическое поле, существующее вокруг некоторого заряженного тела, вносят электрический заряд. Значение силы, с которой это поле действует на заряд, зависит от расстояния между зарядами и от значения этих зарядов.

Одним из способов электризации тел является электризация через влияние. Предположим, что к шару электрометра поднесли, не касаясь его, отрицательно заряженную палочку. Электрическое поле этой палочки будет действовать на заряды, содержащиеся в электрометре. При этом свободные электроны будут отталкиваться и соберутся на конце стержня и на стрелке, отклонение стрелки покажет наличие заряда. На шаре электрометра при этом будет избыточный положительный заряд. Если палочку убрать, то стрелка электрометра вернётся в ноль.

Для того чтобы на электрометре остался заряд, его нужно заземлить, т.е. соединить с Землёй. Это можно сделать, если коснуться шара электрометра рукой. Тогда электроны, стремясь уйти как можно дальше, переместятся с электрометра в землю. Если теперь убрать руку и палочку, то стрелка покажет, что электрометр заряжен. На нём останется избыточный положительный заряд. Аналогично электрометр может приобрести отрицательный заряд, если поднести к нему положительно заряженную палочку. В этом случае при заземлении на электрометре будет избыток электронов.

Проводники и диэлектрики

В рассмотренном выше опыте электрические заряды перемещались по электрометру. По эбонитовой палочке они не перемещались, в противном случае при касании её рукой она бы разряжалась. Из этого следует, что существуют вещества, по которым заряды могут перемещаться, и вещества, по которым заряды не могут перемещаться.

Первый класс веществ называют проводниками. Хорошими проводниками являются металлы. Это связано с тем, что в металлах существуют электроны, слабо связанные с ядром атома и имеющие возможность свободно перемещаться . Если поместить проводник в электрическое поле так, как это было в рассмотренном опыте с электрометром, то произойдёт разделение зарядов. Электрическое поле в проводниках создаётся и поддерживается источником тока.

Второй класс веществ называют диэлектриками. К ним относятся эбонит, стекло, пластмассы и пр. В диэлектрике нет свободных зарядов. Если внести диэлектрик в электрическое поле, то нейтральный атом в нём примет определённую ориентацию, однако никакого перемещения зарядов не произойдет .

Читайте также: