Сформулируйте закон кулона каковы границы его применимости кратко сформулируйте

Обновлено: 05.07.2024

Цель урока: используя содержание параграфа “Закон Кулона”, дать положительную оценку силы взаимодействия зарядов.

Формирование умения работать с учебником – выделять главное, отбирать нужный материал, работать по плану.
Формирование навыков работы в группе, аргументированного и лаконичного изложения своих мыслей.
Развитие инициативы, творчества, организаторских качеств.

Таблица “Что надо знать о законе?” (См. приложение №2)
Карточки план-задание к изучению § 77 “Закон Кулона”. (См. приложение №1)
Чистые листочки бумаги.

Подготовка к уроку: Класс предварительно делится на 3 группы, примерно равные по силам. В каждой группе выбирается консультант. (См. приложение №3).

I. Организационный момент (1-1,5 минуты). Проверка отсутствующих, внешнее состояние кабинета, рабочих мест, наличие дежурных.

II. Повторение изученного материала (до 8 минут)

Физический диктант: “Электризация тел. Закон сохранения электрического заряда”. (См. приложение №4)

Диктант выполняется на отдельных листочках (на каждый вопрос полминуты времени). После выполнения листочки собираются, и учитель зачитывает правильные ответы.

О качестве усвоения материала учитель судит по количеству рук, поднятых вверх при ответе на вопрос “Кто ответил на 5 и более вопросов?”

Какой вопрос вызвал затруднения? Трудный вопрос обязательно разбирается.

III. Изучение нового материала (до 25 минут)

Возвращаемся к первому вопросу физического диктанта: “Какое взаимодействие существует между заряженными телами, частицами?”

Ставлю учебную проблему, решение которой возможно лишь на основе изучения темы “Закон Кулона”.

По аналогии с законом всемирного тяготения отвечаем на вопрос: “От чего зависит величина силы взаимодействия между заряженными телами?”

F_g=G (закон всемирного тяготения).

r – расстояние между заряженными телами

Далее учитель зачитывает вопросы на доске (с 1 по 7), поясняет, что работая в группах над содержанием §77, им необходимо дать положительную оценку силы взаимодействия зарядов, т. е. раскрыть физический смысл основного закона электростатики, закон Кулона, указать границы его применимости, научиться решать несложные задачи на применение формулы закона Кулона.

Напоминаю учащимся состав групп, консультантов.

Консультант организует деятельность группы – каждый работает самостоятельно над содержанием параграфа, а затем готовит один конкретный вопрос, какой именно, определяет консультант и расскажет о нем всей группе.

Цель работы в группе: за 10 минут все члены группы должны узнать ответы на все вопросы.

Ответы на вопросы:

1. Основной закон электростатики был установлен экспериментально французским ученым Ш. Кулоном в 1785 г. В опытах Кулона измерялись силы взаимодействия заряженных шаров.

Для измерения этой силы Кулон использовал крутильные весы (подробно рассмотреть рисунок в учебнике).

Маленькая тонкая незаряженная сфера на одном конце коромысла уравновешивалась бумажным диском на другом конце. Поворотом коромысла она приводилась в контакт с такой же неподвижной заряженной сферой, в результате чего ее заряд делился поровну между сферами.

Диаметр сфер выбирался много меньше, чем расстояние между сферами, чтобы исключить влияние размеров и формы заряда на результаты измерения (очень важно!).

Сферы начинают отталкиваться, как одноименно заряженные тела, закручивают нить. Максимальный угол поворота коромысла фиксируется по наружной шкале, был пропорционален силе, действующей на сферу.

Кулон определил силу взаимодействия заряженных сфер по углу поворота коромысла.

2. Закон Кулона устанавливает связь между силой взаимодействия 2-х точечных неподвижных зарядов, находящихся в вакууме, величинами их зарядов и расстоянием между ними.

r – расстояние между зарядами

k – коэффициент пропорциональности

F₁₂ – сила Кулоновского взаимодействия или электростатического.

Границы применимости закона:

1) Заряженные тела должны быть точечными.

2) Заряженные тела должны быть неподвижными (в случае движущихся заряженных тел проявляется действие магнитного поля).

1) Вместо материальных точек в законе Кулона – точечные заряды.

2) В законе всемирного тяготения рассматривается только сила притяжения, а в законе Кулона притяжение и отталкивание.

4. В СИ единица заряда – производная от силы тока 1А (ампер).

1 Кл (кулон) – электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1А за 1с

₀= - электрическая постоянная

Следовательно, согласно закона Кулона, два точечных заряда по 1 Кл каждый, расположенных в вакууме на расстоянии 1м друг от друга, взаимодействуют с силой (примерно равна весу египетских пирамид).

1 Кл – очень большая единица заряда.

На практике обычно используют дольные единицы Кулона:

Электростатическая сила взаимодействия частиц больше гравитационной на 39 порядков (примерно во столько же раз масса Галактики превышает массу человека).

7. Макроскопические тела электрически нейтральны, т. к. положительный заряд протонов в теле, точно компенсирован суммарным отрицательным зарядом электронов. Электростатические силы взаимодействия макроскопических тел определяются лишь малыми избыточными зарядами, находящимися на них и поэтому невелики по сравнению с гравитационными силами.

Проверка знаний учащихся (20 минут)

Опрос начинается с группы, которая подготовилась первой. Вопросы задаю любому учащемуся в группе, “прохожу” по всем вопросам. Если каждый ученик отвечает на предложенный вопрос, то все члены группы получают оценку ‘5’; если ученики получают помощь от группы, то все ученики группы получают “4”. Если группа не знает ответа на 2 вопроса, то выставляется оценка “3”по желанию учащихся им предоставляется право пересдать материал в другое время.

Во 2 и 3 группах точно также производится опрос учащихся.

После опроса группа записывает конспект закона Кулона в рабочие тетради (конспект записан учителем на доске). (См. приложение №5).

Группы, которые первыми закончили изучение нового материала, переходят к его закреплению – решению задач 1-2 к §77.

1. Определите силу взаимодействия двух одинаковых точечных зарядов по 1 мк Кл, находящихся на расстоянии 30 см друг от друга.

2. Сила взаимодействия двух одинаковых зарядов, находящихся на расстоянии 0,5м, равна 3,6 Н. Найдите величины этих зарядов.

Учитель подводит итог работы в группах. Отмечает группу, в которой все учащиеся получили “5”, “4”, какая группа (если есть такая) получила только “3”, указывает время пересдачи. Какая группа решила задачи для закрепления пройденного материала.

После групповой формы изучения нового материала домашнее задание дифференцированное. Наиболее подготовленной группе: §77, задачи №3,4.

Группа, которая не успела решить задачи на закрепление: §77, задачи №1-3.

Консультанты получают дополнительное задание с опережением:

Дано: заряды q₁ ,q₂,q₃ расположены в вершинах треугольника

Найти силу F₁ , с которой заряд q₁ взаимодействует с зарядами q₂,q₃

Закон Кулона количественно описывает взаимодействие заряженных тел. Он является фундаментальным законом, то есть установлен при помощи эксперимента и не следует ни из какого другого закона природы. Он сформулирован для неподвижных точечных зарядов в вакууме. В реальности точечных зарядов не существует, но такими можно считать заряды, размеры которых значительно меньше расстояния между ними. Сила взаимодействия в воздухе почти не отличается от силы взаимодействия в вакууме (она слабее менее чем на одну тысячную).

Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия.

Впервые закон взаимодействия неподвижных зарядов был открыт французским физиком Ш. Кулоном в 1785 г. В опытах Кулона измерялось взаимодействие между шариками, размеры которых много меньше расстояния между ними. Такие заряженные тела принято называть точечными зарядами.

На основании многочисленных опытов Кулон установил следующий закон:

Сила взаимодействия двух неподвижных точечных электрических зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению их модулей и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Она направлена вдоль прямой, соединяющей заряды, и является силой притяжения, если заряды разноименные, и силой отталкивания, если заряды одноименные.

Если обозначить модули зарядов через |q₁| и |q₂|, то закон Кулона можно записать в следующей форме:

Коэффициент пропорциональности k в законе Кулона зависит от выбора системы единиц.

Полная формула закона Кулона:

\( F \) — Сила Кулона

\( q_1 q_2 \) — Электрический заряд тела

\( r \) — Расстояние между зарядами

\( \varepsilon_0 = 8,85*10^ \) — Электрическая постоянная

\( \varepsilon \) — Диэлектрическая проницаемость среды

\( k = 9*10^9 \) — Коэффициент пропорциональности в законе Кулона

Силы взаимодействия подчиняются третьему закону Ньютона: \( \vec_=\vec_ \) . Они являются силами отталкивания при одинаковых знаках зарядов и силами притяжения при разных знаках.

Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q .

Совокупность всех известных экспериментальных фактов позволяет сделать следующие выводы:

Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными.

Заряды могут передаваться (например, при непосредственном контакте) от одного тела к другому. В отличие от массы тела электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд.

Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. В этом также проявляется принципиальное отличие электромагнитных сил от гравитационных. Гравитационные силы всегда являются силами притяжения.

Взаимодействие неподвижных электрических зарядов называют электростатическим или кулоновским взаимодействием. Раздел электродинамики, изучающий кулоновское взаимодействие, называют электростатикой.

Закон Кулона справедлив для точечных заряженных тел. Практически закон Кулона хорошо выполняется, если размеры заряженных тел много меньше расстояния между ними.

Отметим, чтоб выполнялся закон Кулона необходимо 3 условия:

Точечность зарядов — то есть расстояние между заряженными телами много больше их размеров.
Неподвижность зарядов. Иначе вступают в силу дополнительные эффекты: магнитное поле движущегося заряда и соответствующая ему дополнительная сила Лоренца, действующая на другой движущийся заряд .
Взаимодействие зарядов в вакууме.

В Международной системе СИ за единицу заряда принят кулон (Кл) .

Кулон – это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А . Единица силы тока (Ампер) в СИ является наряду с единицами длины, времени и массы основной единицей измерения.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Описание презентации по отдельным слайдам:

преподаватель физики ЧЭнК Макарова Н.В. Теорияблизкодействия идействия на расстоянии Полезное , вредное действие электризации Шарль Огюстен Кулон 1763- 1806 гг. Крутильные Весы – закон Кулона Применение в профессии Электрический заряд Взаимодействие электрическихзарядов Проводники диэлектрики

Закон Кулона Сила взаимодействия двух точечных электрических зарядов, прямо пропорциональна произведению этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена вдоль прямой, соединяющей заряды. Преподаватель физики ЧЭнК Макарова Н.В.

Янтарь и предметы из янтаря Преподаватель физики ЧЭнК Макарова Н.В.

Применение электризации Электризация при облучении используется, например, в ксероксе. Дактилоскопические отпечатки, полученные с помощью явления электризации… Преподаватель физики ЧЭнК Макарова Н.В.

преподаватель физики ЧЭнК Макарова Н.В. В зависимости от концентрации свободных зарядов тела(материалы) делятся на : Проводники — тела, в которых электрический заряд может перемещаться по всему его объему. Проводники делятся на две группы: 1)проводники первого рода (металлы) — перенос в них зарядов (свободных электронов) не сопровождается химическими превращениями; 2)проводники второго рода (например, расплавленные соли, растворы кислот) — перенос в них зарядов (положительных и отрицательных ионов) ведет к химическим изменениям. 2. Диэлектрики (например, стекло, пластмассы) — тела, в которых практически отсутствуют свободные заряды. 3. Полупроводники (например, германий, кремний) занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Указанное деление тел является весьма условным, однако большое различие в них концентраций свободных зарядов обусловливает огромные качественные различия в их поведении и оправдывает поэтому деление тел на проводники, диэлектрики и полупроводники.

Квантование заряда Электрический заряд имеет дискретную природу т.е заряд любого тела кратен заряду электрона: Q = N·qe N- целое число. Преподаватель физики ЧЭнК Макарова Н.В.

Электрический заряд-источник электромагнитного поля . Связанный с материальным носителем. Характеристика элементарной частицы, определяющей ее электромагнитное взаимодействие. Существуют заряды двух видов: Положительный образуется на стеклянной палочке натираемой о шелк Отрицательный образуется на эбонитовой палочке натираемой о мех Преподаватель физики ЧЭнК Макарова Н.В. Свойства зарядов: В природе существуют + и – заряды; Заряды взаимодействуют друг с другом Присуще свойство дискретности, состоящее в том, что величины зарядов не могут принимать любые произвольные значения, а могут иметь лишь значения кратные наименьшему в природе заряду-заряду электрона.

Взаимодействие зарядов Если заряды имеют одинаковые знаки, то они взаимно отталкиваются. Если противоположные - взаимно притягиваются. Преподаватель физики ЧЭнК Макарова Н.В. F F F F

преподаватель физики ЧЭнК Макарова Н.В.

Закон сохранения заряда В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остается неизменной q1+q2+q3+…+qn=const. Преподаватель физики ЧЭнК Макарова Н.В. -3q -q -q +q

Способы электризации Соприкосновение (трение). Электростатическая индукция - перераспределение зарядов в хорошо проводящих металлах при действии внешнего электрического поля . При этом на противоположных сторонах проводящего тела появляются противоположные наведённые (индуцированные) заряды. Облучение. Преподаватель физики ЧЭнК Макарова Н.В. Электризация-явление приобретения телом электрического заряда

Преподаватель физики ЧЭнК Макарова Н.В.

преподаватель физики ЧЭнК Макарова Н.В. Когда электризация вредна - при трении о воздух самолет электризуется, поэтому после посадки к нему нельзя сразу же приставлять металлический трап: может возникнуть разряд, который вызовет пожар. Сначала самолет разряжают, для чего опускают на землю металлический трос, соединенный с обшивкой самолета и заряд уходит в землю; электризация происходит в любом технологическом процессе, где имеется взаимодействие движущихся тел, которые состоят из непроводящих материалов. Накопление большого заряда приводит к проскакиванию искры между разноименно заряженными телами. А искра может привести к пожару; на целлюлозно-бумажных комбинатах быстро движущаяся лента электризуется при трении о валки; при изготовлении прорезиненной ткани специальная машина смазывает клеем тканевые материалы, которые электризуются при трении о валки; кожаные и прорезиненные ремни, наэлектризовавшись на вращающихся шкивах, могут стать источником искрового разряда; проскочившая от наэлектризованного тела искра может вызвать взрыв и пожар; Вывод: чтобы нейтрализовать вредное действие статического электричества, на производстве заземляют станки и машины, увлажняют воздух

Силы взаимодействия нескольких зарядов Преподаватель физики ЧЭнК Макарова Н.В.

Два одинаковых положительных заряда, находящихся на расстоянии 10 мм в вакууме отталкиваются с силой 0,72мН. Как велик заряд? Дано: k=9·109 F=0,72·10-3 Н r=10 ·10-3 м q1= q2= q Найти: q=? Решение: Преподаватель физики ЧЭнК Макарова Н.В.

преподаватель физики ЧЭнК Макарова Н.В. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле

Данный урок расскажет об экспериментально полученном законе электростатического взаимодействия заряженных тел, об отличительных особенностях сил при таком взаимодействии, от чего зависят величины этих сил, а также о возникающей в связи с этим новой характеристике любой среды – диэлектрической проницаемости. В итоге материал данного урока окажется знакомством с новым типом фундаментальных взаимодействий тел в природе.

Читайте также: