Презентация на тему: Энергия заряженного тела

Работа при перемещении заряда в однородном электростатическом поле + - Е 1 2 d1 d2 Δd Вычислим работу поля при перемещении положительного заряда q из точки 1, находящейся на расстоянии d1 от «-» пластины, в точку 2, расположенную на расстоянии d2 от нее. Работа поля положительна и равна: A = F ( d1 - d2) = qE ( d1 - d2 ) = = - ( qEd2 – qEd1 )

Потенциальная энергия Известный факт: Если работа не зависит от формы траектории, то она равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком, т.е. A = – (Wp2 – Wp1 ) = – ΔWp Ранее мы получили формулу: A = – (qEd2 – qEd1 ) Очевидно, что потенциальная энергия заряда в однородном электростатическом поле равна: Wp = qEd Важные зависимости Если A > 0, то ΔWp < 0 – потенциальная энергия заряженного тела уменьшается, а кинетическая энергия возрастает; Если A < 0, то ΔWp > 0 – потенциальная энергия возрастает, а кинетическая энергия уменьшается; Если А = 0, то ΔWp= 0 – потенциальная энергия не изменяется и кинетическая энергия постоянна. ! ! ! На замкнутой траектории работа поля равна нулю

Потенциал электростатического поля Работа поля при перемещении тела из одной точки в другую не зависит от формы траектории Работа поля при перемещении тела на замкнутой траектории равна нулю Потенциальное поле Любое электростатическое поле потенциально; Только для однородного электростатического поля применима формула Wp = qEd Wp1 = q1Ed Wp2 = q2Ed Wp3 = q3Ed Wpn = qnEd , значит Wp / q = const Потенциалом электростатического поля называют отношение потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду Потенциал – энергетическая характеристика поля Единица потенциала в СИ: 1[φ]=1B Wp q φ = Wp q

Связь между напряженностью электростатического поля и напряжением 1 2 Δd Е A = qE Δd Α = q ( φ1 – φ2) = qU U = E Δd Е = U / Δd U - разность потенциалов между точками 1 и 2; Δd – вектор перемещения, совпадающий по направлению с вектором Е Т.к. Α = q ( φ1 – φ2) > 0 , то φ1 > φ2 => ! ! ! напряженность электрического поля направлена в сторону убывания потенциала Единица напряженности в СИ: 1[E]=1B/м

А В С D Поразмыслим 1. Электрический заряд q1 > 0 переместили по замкнутому контуру АВСD в поле точечного заряда q2 >0 . На каких участках работа поля по перемещению заряда была: положительной? отрицательной? равной нулю? Как изменялась потенциальная энергия системы ? Чему равна полная работа по перемещению заряда ? 2. Потенциал электростатического поля возрастает в направлении снизу вверх. Куда направлен вектор напряженности поля? Ответ пояснить. 3. Сравните работы по перемещению заряда q по каждой из линий напряженности электрического поля. + - 4. Известно, что все точки внутри проводника имеют один и тот же потенциал . Докажите это.

Разность потенциалов Значение потенциала в данной точке зависит от выбора нулевого уровня для отсчета потенциала Изменение же потенциала от выбора нулевого уровня отсчета потенциала не зависит. Wp = q φ Α = – (Wp2 – Wp1) = – q ( φ2 – φ1) = q ( φ1 – φ2) = qU где U = φ1 – φ2 - разность потенциалов, т. е. разность значений потенциала в начальной и конечной точках траектории U = φ1 – φ2 = Α /q Разность потенциалов ( напряжение) между двумя точками равна отношению работы поля при перемещении заряда из начальной точки в конечную к этому заряду. Единица разности потенциалов в СИ: 1[U] = 1Дж/ Кл = 1 В

Эквипотенциальные поверхности Если провести поверхность, перпендикулярную в каждой точке силовым линиям, то при перемещении заряда вдоль этой поверхности электрическое поле не совершает работы, => все точки этой такой поверхности имеют один и тот же потенциал. Эквипотенциальные – поверхности равного потенциала для однородного поля – плоскости для поля точечного заряда – концентрические сферы поверхность любого проводника в электростатическом поле Е Δd Е Δd +

Примеры эквипотенциальных поверхностей φ1 φ2 φ3 φ4 φ4 < φ3 < φ2 < φ1 Е Е φ1 φ2 φ3 φ3 < φ2 < φ1 +

Решите и запишите Какую работу совершает электрическое поле при перемещении заряда 2 нКл из точки с потенциалом 20 В в точку с потенциалом 200 В? Дано: q = 2нКл = 2 х 10 -9 Кл φ1= 20 B φ2= 200 B ___________________________ А - ? Решение: Α = q ( φ1 – φ2) = 2 х10 -9 Кл (20 В – 200 В ) = = – 0,36 мкДж. Ответ: А = 0,36 мкДж. 2. Поле образовано зарядом 17 нКл. Какую работу надо совершить, чтобы одноименный заряд 4 нКл перенести из точки, удаленной от первого заряда на 0,5 м в точку, удаленную от него на 0,05 м? Дано: q1 = 17нКл = 17 х 10 -9 Кл d1= 0,5 м; d2= 0,05 м; q2= 4 нКл = 4 х10 -9 Кл А - ? Решение: A =q2Ed2 – q2Ed1 = kq2 q1 ( 1/d2 – 1/d1) = = 11 мкДж Ответ: А = 11 мкДж.

Литература и интернет – ресурсы Мякишев Г.Я. Физика: учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский. – М. : Просвещение, 2009 г. Кирик Л.А. , Генденштейн Л.Э., Гельфгат И.М. Задачи по физике для профильной школы с примерами решений. 10 -11классы. Под ред. В.А.Орлова. – М.: Илекса,2008. Шаскольская М.П., Эльцин И.А. Сборник избранных задач по физике. Под ред. проф.С.Э.Хайкина. – М. : Наука,1974. ⇒