Работа электрического поля. 10 класс

1.

Работа электрического поля
10 класс

2.

Science
Talk
•Что такое поле?
•Какие доказательства его
материальности?
•Что такое теория близкодействия?

3.

Цели обучения
•10.4.1.4 - рассчитывать потенциал и
работу электрического поля точечных
зарядов;
Цель урока
Знать и применять формулу работы по
перемещению заряда в электростатическом поле

4.

Работа электростатического поля
+
+
+
+
+
+
+
+
d1
+
+ F
S
d2
-
Поместим заряд +q в
электрическое поле.
Под действием поля
заряд переместится по
направлению силовых
линий.

5.

Работа электростатического поля
+
+
+
+
+
+
+
+
d1
+
+ F
S
d2
-
Из рисунка находим:
S = d 1 – d2
Во время движения на
заряд действует сила
F =qE, которая
совершает работу:
A = FScos(0°) = qE(d1 – d2) = -(qEd2 – qEd1) = - ΔWp
Wp = qEd

6.

Аналогия с работой силы тяжести
Заряд q перемещается в
электрическом поле
Тело массы m перемещается
в поле силы тяжести
+
F = qE
d1
F = mg
h1
+
d2
----------
Wp = qEd
h2
A = FScos(0) = mg(h1 – h2)
= -(mgh2 – mgh1) = - ΔEp

7.

Аналогия с работой силы тяжести
Заряд q перемещается в
электрическом поле
Тело массы m перемещается
в поле силы тяжести
+
F = qE
d1
F = mg
h1
+
d2
----------
Wp = qEd
Aэл.поля = -ΔWp
h2
Wp = mgh
Aтяж = -ΔWp

8.

Знак потенциальной энергии
m>0
h>0
Wp = mgh > 0
h
«0» высоты
h
m>0
h<0
Wp = mgh < 0
Знак потенциальной энергии
зависит только от знака высоты
(от выбора «0» уровня)

9.

Знак потенциальной энергии
Пример 3
1
2
+ + + +
F = qE
F = qE
+-
- - - -
d
«0» уровень
Wp = +|qEd| > 0
d
«0» уровень
Wp = -|qEd| < 0
Знак энергии заряда, находящегося в электрическом
поле, зависит: от направления поля, знака заряда и
выбора «0» уровня

10.

Знак потенциальной энергии
Знак потенциальной энергии равен знаку
работы электрического поля при
перемещении заряда на «0» уровень.
A = -ΔWp = - (Wp2 – Wp1) = - (0 – Wp1) = Wp1
Пример 1
+
F = qE
A = FScos(0°) > 0
S
Wp = +|qEd|
«0» уровень

11.

Знак потенциальной энергии
Второе
Знак
потенциальной
правило:
энергии равен знаку
работы
Если
сила,
электрического
действующая поля
на заряд,
при
перемещении
направлена
назаряда
«0» уровень,
на «0» то
уровень
Wp > 0
A = -ΔWp = - (Wp2 – Wp1) = - (0 – Wp1) = Wp1
Пример 2
+
S
«0» уровень
F = qE
Для
A =перемещения
FScos(180°)на
<0
«0» уровень необходимо
на заряд подействовать
внешней
Wp = силой
-|qEd|
(на рисунке не указана).

12.

Работа при перемещении
по разным траекториям
электрического поля
A231 =Работа
FS231cos(90°)
cos(α)
cos(0°)
==F=F**FAB
CB
cos(0°)
==F*FBC
=*BC
0
*AC
**cos(α)
*cos(90°)
не зависит от траектории.
A
+
S2
F
α
A1 = F*BC
A2= 0
A3 = F*BC
S1
S3 α
C
B
A2+ A3 = A1

13.

Работа электрического поля
не зависит от траектории
A12 = -ΔW12 = - (W2 – W1)
1
II
+
F
Энергии заряда W1 и W2 не
зависят от траектории.
Следовательно, при
перемещении заряда по
траекториям I и II работа
одинакова.
I
2

14.

Работа при перемещении
по замкнутой траектории
При перемещении заряда по замкнутой линии
A
=
FS
cos(α)
cos(180°)
cos(90°)
=
F
=
AB
cos(α)
=
F
=
0
=
F
*=F
*FCA
**BC
*cos(90°)
*cos(180°)
*BC
*BC
1
2
3
1
2
3
работа электрического поля равна нулю.
A
+
F
α
S3
C
A1 = F*BC
S1
+
F
S2 α
F
B
A2 = - F*BC
A3= 0
A123= 0

15.

Достигли ли мы цели обучения?
•10.4.1.4 - рассчитывать потенциал и
работу электрического поля точечных
зарядов;
Достигли ли мы цели урока?
Знать и применять формулу работы по
перемещению заряда в электростатическом поле

16.

Рефлексия