Практическое занятие. Тема 3.1.3. «Электростатическое поле»

1.

ФГБОУ ВО СИБИРСКАЯ ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНАЯ
АКАДЕМИЯ ГПС МЧС РОССИИ
Кафедра Физики, математики и
информационных технологий
Практическое занятие
Тема 3.1.3
«Электростатическое поле»
Тема 3.1.3 «Электростатическое поле»

2.

Учебные вопросы:
1. Закон Кулона
2. Напряженность электростатического
поля
Тема 3.1.3 «Электростатика»
2

3.

ФГБОУ ВО
СИБИРСКАЯ ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ
ГПС МЧС РОССИИ
ОБЩАЯ СХЕМА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Шаг первый:
полное условие задачи.
Шаг второй:
краткое условие задачи.
Шаг третий:
графический образ задачи.
Шаг четвертый: классификация темы задачи.
Шаг пятый:
теоретические и справочные материалы,
необходимые и достаточные
для решения данной задачи.
Шаг шестой:
решение задачи в общем виде.
Шаг седьмой: тестирование найденных расчетных соотношений.
Шаг восьмой: находим численные значения
искомых неизвестных.
Развернутый Ответ.
3

4.

Основные теоретические и справочные
сведения,
необходимые для решения задач
по под-теме «Закон Кулона»:
1. Закон Кулона.
Тема 3.1 «Электростатика»
4

5.

1. Закон Кулона
q1
+
q2
F
F
r
1
qq
F
4 r
1
2
2
0
где
ε0 = 8,85 10 12 Ф/м – электрическая постоянная,
диэлектрическая проницаемость среды
Тема 3.1 «Электростатика»
5

6.

1. Закон Кулона
Тема 3.1 «Электростатика»
6

7.

Основные теоретические и справочные
сведения, необходимые для решения
задач по подтеме
«Напряженность
электростатического поля»
Тема 3.1 «Электростатика»
77

8.

2. «Напряженность
электростатического
поля»
E1
r1
+
r
q1
Тема 3.1.3 «Электростатика»
E 2 r2
E
q2
8

9.

2. «Напряженность
электростатического поля»
9
q1
1
2 10
E1
2
800 В / м
12
2
4 0 r1
4 3,14 8,85 10 1 0,15
1
q2
1
3 10 9
E2
2
2700 В / м
12
2
4 0 r2 4 3,14 8,85 10 1 0,1
1
Тема 3.1 «Электростатика»
9

10.

Задача на тему
«Закон Кулона»
где
ε0 = 8,85 10 12 Ф/м – электрическая постоянная,
– диэлектрическая проницаемость среды
Тема 3.1 «Электростатика»
10

11.

1. Закон Кулона
q2
F
q1
+
F
r
1
q
q
- F
4 r
1
2
2
0
где
ε0 = 8,85 10 12 Ф/м – электрическая постоянная,
– диэлектрическая проницаемость среды
Тема 3.1.3 «Электростатика»
11

12.

Задача 9.22.
Два шарика одинакового радиуса и массы
подвешены на нитях одинаковой длины
l = 20 см так, что их поверхности
соприкасаются.
После сообщения шарикам заряда
q0 = 0,4 мкКл они оттолкнулись друг от
друга и разошлись на угол 60о.
Найти массу каждого шарика.
Тема 3.1 «Электростатика»
12

13.

l
q2
TT
r q1
mgg
m
Дано:
l = 20 см = 0,2 м;
= 30о;
F q0 = 0,4 мкКл =0,4 10 6 Кл
F
ε=1
______________________________
m ?
Тема 3.1 «Электростатика»
13

14.

q1 q2 q0 / 2 0,4 / 2 0,2 мкКл
r 2l sin 2 0,2 0,5 0,2 м
q1q2
1
0,2 10
F
2
4 0 r
4 3,14 8,85 10 12 1
0,2 2
1
6 2
0,009 H
Тема 3.1 «Электростатика»
14

15.

F T mg 0
F T sin 0 T F / sin
T cos mg 0
F
cos mg 0
sin
F
0,009
m
0,0016 кг 1,6 г
g tg 9,8 0,58
Тема 3.1.3 «Электростатика»
15

16.

2. Электростатическое поле
Напряженность
электростатического поля –
сила, действующая на единичный заряд:
F
E
q
Единица измерения – Н / Кл, или В / м.
Тема 3.1 «Электростатика»
16

17.

Электростатическое поле
точечного заряда:
q
E
4 r
1
2
0
Тема 3.1.3 «Электростатика»
17

18.

Задача 9.41
Медный шар радиусом R = 0,5 см помещен
в жидкость, плотность которой ρж=800 кг/м3.
Найти заряд шара, если в однородном
электростатическом поле он оказался
взвешенным в жидкости.
Напряженность электрического поля направлена вертикально и равна Е = 3,6 МВ/м.
Плотность меди 8600 кг/м3.
Тема 3.1 «Электростатика»
18

19.

F mg qE 0
F mg qE 0
ж gV Vg qE 0
4 3
R
g
ж
Vg ж 3
q
E
E
3
4 / 3 3,14 0,005 9,8 8600 800
8
1,1 10 Кл
6
3,6 10
Тема 3.1.3 «Электростатика»
19

20.

Задача 1.
Расстояние между двумя точечными зарядами,
модули которых равны q1 = 2 нКл и q2 = 3 нКл
равно 20 см.
Определить напряженность поля, создаваемого
зарядами в точке, удаленной от первого заряда на
расстояние 15 см и от второго заряда на 10 см. Заряды
находятся в вакууме.
Рассмотреть случаи:
а) первый заряд положительный,
второй отрицательный;
б) оба заряда положительные
Тема 3.1.3 «Электростатика»
20

21.

Дано:
q1 = 2 нКл
q2 = 3 нКл
r = 20 cм = 0,2 м
r1 = 15 см = 0,15 м
r2 = 10 cм = 0,1 м
ε=1
_______________________
Е ?
Тема 3.1.3 «Электростатика»
21

22.

а)
E1
r1
+
r
q1
Тема 3.1.3 «Электростатика»
E 2 r2
E
q2
22

23.

q1
1
2 10 9
E1
2
800 В / м
12
2
4 0 r1
4 3,14 8,85 10 1 0,15
1
q2
1
3 10 9
E2
2
2700 В / м
12
2
4 0 r2 4 3,14 8,85 10 1 0,1
1
r r r 2r r cos
2
2
2
1
2
1 2
r r r
0,15 0,1 0,2
cos
0,25
2r r
2 0,15 0,1
2
1
2
2
2
2
2
2
1
2
Тема 3.1.3 «Электростатика»
23

24.

E E E 2 E1E2 cos
2
1
2
2
800 2700 2 800 2700 0,25
2
2
3000 В / м.
Тема 3.1.3 «Электростатика»
24

25.

б)
E
E2
r1
+
r
q1
Тема 3.1.3 «Электростатика»
E1
r
2
+
q2
25

26.

cos cos 0,25
E E E 2 E1E2 cos
2
1
2
2
800 2700 2 800 2700 0,25
2
2
2617 В / м.
Тема 3.1.3 «Электростатика»
26