Тип урока: проблемно-развивающий

Цель урока: Создавать условия для:

• формирование представлений об электрическом поле и его действии на тело; электрической силе и ее зависимости от расстояния между телами.
• развития коммуникативной компетентности через умения анализировать, сравнивать, делать выводы;
• воспитания толерантности и сознательного отношения к учению.

Оборудование:

• линейка деревянная,
• стеклянная и эбонитовая палочка,
• электростатические гильзы,
• портреты Д. Максвелла, О. Кулона.

Технология урока: диалог.

Формы обучения: фронтальная, групповая, индивидуальная, в парах.

Методы обучения: словесные, практические.

Ход урок

1. Организационный момент (1 мин.)

Опыт: ложится на спинку стула линейка так, чтобы была в равновесии. Берется эбонитовая заряженная палочка и поносится к линейке, не прикасаясь ее. Линейка выходит из состояния покоя.

2. Актуализация знаний.

• Как вы можете объяснить результаты опыта?
• Почему линейка движется?

При изучении механики мы узнали, что действия одного тела на другое происходит непосредственно при взаимодействии тел, а в данном опыте не наблюдаем контакта, но наблюдаем движение.

• Как же объяснить в этом случае взаимодействие тел?

Записываем опорные слова на доске сила, взаимодействие.

• Можно предположить о существовании вокруг заряженного тела пространство с особыми свойствами. Возникла проблема, которую нужно решить.

Запись на доске слева (знак?).

Обозначим цели нашего урока (учащиеся формулируют цель урока, а учитель конкретизирует). Для разрешения проблемы показывается опыт. К спокойно висящей гильзе приближается заряженное тело эбонитовая палочка, а затем стеклянная при этом меняется расстояние между гильзой и заряженным телом. Результаты опыта анализируют учащиеся.

Запись на доске:

• Отталкивание.
• Притяжение.

• От чего зависит сила, с которой электрические тела взаимодействуют?

Запись на доске. От расстояния.

• Как взаимодействуют? (учащиеся делают вывод: чем ближе расстояние между телами, тем сильнее силы взаимодействия и наоборот).

Посмотрев и проанализировав опыты мы изучили, как происходит взаимодействие заряженных тел, а посредством чего это взаимодействие происходит, мы пока еще не знаем.

Учитель: изучением взаимодействия заряженных тел занимались многие ученые, но особый вклад внесли М. Фарадей и Д.Максвелл, О. Кулон. В результате чего было установлено, что всякое заряженное тело окружено особым свойством материи, которое называется электрическим полем.

Так что же это за пространство с особыми свойствами, посредствам которого осуществляется взаимодействие между заряженными телами?

Запись на доске. Электрическое поле.

На доске появляется опорный конспект.

Работа с учебником, со справочной литературой (учащиеся дают определение электрического поля, особенности электрического поля).

3. Систематизация знаний.

Учитель: сегодня на уроке мы познакомились с особым видом материи, которая существует независимо от нас и наших знаний о нем. И это называется электрическим полем, которое существует вокруг заряженного тела и поле одного заряда действует на поле другого заряда с некоторой силой и эту силу называют электрической силой (работа с опорным конспектом).

Работа в группах, за одну минуту вы должны найти решение задачи, которое вам будет предложена.

• К-1. Как, используя электрическое поле около заряженной палочки, заставить кусочек ваты парить в воздухе? Показать опыт и дать ему объяснение.
• К-2. Показать действие электрического поля с помощью подручного материала и дать объяснение.
• К-3. Во время проведения генеральной уборки в доме полированные поверхности, стекла, мы протираем сухой тряпкой из синтетической ткани, а окрашенные масляной краской - сырой? Почему мы по разному "относимся" к уборке?

А далее вам нужно оценить вашу работу на уроке. Предлагаются листки проверки знаний. Где вы должны ответить на вопросы. Затем вы дадите проверить ваши ответы товарищу по парте, где он уже выставит вам оценку.

4. Стадия рефлексии.

Лист для проверки знаний

Цели урока:

Воспитательная: формирование жизненно необходимых качеств: усидчивости, ответственности, исполнительности, внимательности и самостоятельности.
Образовательная: формирование углубленных представлений об электрическом поле и напряженности как об одной из важнейших силовых характеристик электрического поля (применение принципа суперпозиции для определения суммарной напряженности электрического поля создаваемого различными зарядами);
Развивающая: развитие у обучающихся положительных мотивов учебно-познавательной деятельности, развитие навыков самостоятельной работы с информацией, навыков графической культуры, интеллектуального воображения.

ознакомить обучающихся со знаковыми моделями электрических полей;
дать представление о графическом изображении электрического поля;
показать приемы определения напряженности поля, созданного несколькими точечными зарядами;
рассмотреть примеры на построение вектора напряженности результирующего поля в некоторой точке от системы точечных зарядов;
предоставить возможность обучающимся применить полученные знания к решениям задач различного уровня сложности.

План урока

Орг. момент
Изучение нового материала
Физ. Минутка
Разбор задачи 1 или 2
Закрепление материала (тест ЕГЭ)
Домашнее задание

Ход урока

Орг. момент.
Физический диктант (тест на повторение)

Повторим пройденное:
В тетради в столбик запишите номер задания и укажите выбранный вами ответ;
На полях тетради напротив ответа после его проверки поставьте знак «+» или « - ».

Когда мы снимаем одежду, особенно изготовленную из синтетических материалов, мы слышим характерный треск. Какое явление объясняет этот треск?

Электризация
Трение
Нагревание.
Электромагнитная индукция

Металлическая пластина, имевшая положительный заряд, по модулю равный 10 е, при освещении потеряла четыре электрона. Каким стал заряд пластины?

На рисунке изображены одинаковые электрометры, соединенные стержнем. Из какого материала может быть сделан этот стержень?

А. Медь. Б. Сталь.

К незаряженному проводнику АВ поднесли, не касаясь его, положительно заряженную стеклянную палочку (рис. 1). Затем, не убирая палочку, разделили проводник на две части (рис. 2). Какое утверждение о знаках зарядов частей А и В после разделения будет верным?

Обе части будут иметь положительный заряд.
Обе части будут иметь отрицательный заряд.
Часть В будет иметь положительный заряд, часть А - отрицательный.
Часть В будет иметь отрицательный заряд, часть А - положительный.

Пылинка, имевшая отрицательный заряд -10 е, при освещении потеряла четыре электрона. Каким стал заряд пылинки?

Два одноименных заряда по 10-8 Кл находились на расстоянии 3×10-2 м друг от друга. С какой силой они взаимодействуют? Притягиваются или отталкиваются заряды?

Притягиваются с силой 3×10-5 Н.
Притягиваются с силой 10-3 Н.
Отталкиваются с силой 3×10-5 Н.
Отталкиваются с силой 10-3 Н.

Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух точечных зарядов, если расстояние между ними увеличить в 2 раза?

Увеличится в 2 раза
Уменьшится в 2 раза
Увеличится в 4 раза
Уменьшится в 4 раза

Сила взаимодействия между двумя точечными заряженными телами равна F. Чему станет равна сила взаимодействия между телами, если каждый заряд на телах уменьшить в 3 раза?

Увеличится в 3 раза.
Уменьшится в 3 раза.
Увеличится в 9 раз.
Уменьшится в 9 раз

В таблице зафиксированы значения силы притяжения заряженных тел при разных расстояниях между ними. Какой вывод о связи силы и расстояния можно сделать по этой таблице?

сила очень мала и ее можно не учитывать
сила уменьшается с расстоянием
зависимость не прослеживается
при r больше 10 см сила обращается в 0

Как направлена кулоновская сила, действующая на положительный точечный заряд, помещенный в центр квадрата, в углах которого находятся заряды: (+q), (+q), (—q), (—q)?

Рассмотрим наглядно решение последней задачи.

Акцентируем внимание на принципе суперпозиции, используемый в даном задании:

Определяем направление всех сил сил, действующих на данный заряд;
Строим векторную сумму обозначенных сил;
Результирующая сила - есть вектор, направленный от начала построения к концу последнего слагаемого вектора.

Проверка и самооценка работ:

Эта ваша «стартовая» оценка. В продолжении урока вы можете ее изменить в лучшую сторону.

Изучение нового материала

Рассмотренный ранее закон Кулона устанавливает количественные и качественные особенности взаимодействия точечных электрических зарядов в вакууме. Однако этот закон не дает ответа на весьма важный вопрос о механизме взаимодействия зарядов, т.е. посредством чего передается действие одного заряда на другой. Поиск ответа на этот вопрос привел английского физика М. Фарадея к гипотезе о существовании электрического поля, справедливость которой была полностью подтверждена последующими исследованиями. Согласно идее Фарадея электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый из них создает в окружающем пространстве электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой заряд, и наоборот.

Демонстрация видеофрагмента:

«Заряженный шарик в электрическом поле»

Все сказанное позволяет дать следующее определение:

электрическое поле - это особый вид материи, посредством которого осуществляется взаимодействие электрических зарядов.

Свойства электрического поля

Электрическое поле материально, т.е. существует независимо от наших знаний о нем.
Порождается электрическим зарядом: вокруг любого заряженного тела существует электрическое поле.

Поле, созданное неподвижными электрическими зарядами, называется электростатическим.

Электрическое поле может быть создано и переменным магнитным полем. Такое электрическое поле называется вихревым.

Электрическое поле распространяется в пространстве с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме.

Действие электрического поля на электрические заряды

Электрическое поле можно рассматривать как математическую модель, описывающую значение величины напряженности электрического поля в данной точке пространства.
Электрическое поле является одной из составляющих единого электромагнитного поля и проявлением электромагнитного взаимодействия

Демонстрация видеофрагментов:

«Силовые линии однородного электрического поля»;

«Силовые линии неоднородного электрического поля».

Надо ввести количественную характеристику поля. После этого электрические поля можно будет сравнивать друг с другом и продолжать изучать их свойства.

Для изучения электрического поля будем использовать пробный заряд: под пробным зарядом будем понимать положительный точечный заряд, не изменяющий изучаемое электрическое поле.

Пусть электрическое поле создается точечным зарядом q0. Если в это поле внести пробный заряд q1, то на него будет действовать сила [~\vec F] .

Обратите внимание, что в данной теме мы используем два заряда: источник электрического поля q0 и пробный заряд q1. Электрическое поле действует только на пробный заряд q1 и не может действовать на свой источник, т.е. на заряд q0.

Согласно закону Кулона эта сила пропорциональна заряду q1:

[~ F = k \cdot \frac{q_0 \cdot q_1}{r^2}] .

Поэтому отношение силы, действующей на помещаемый в данную точку поля заряд q1, к этому заряду в любой точке поля:

[\frac{F}{q_1} = k \cdot \frac{q_0}{r^2}] , -

не зависит от помещенного заряда q1 и может рассматриваться как характеристика поля. Эту силовую характеристику поля называют напряженностью электрического поля.

Подобно силе, напряженность поля - векторная величина, ее обозначают буквой [~\vec E] .

Напряженность поля равна отношению силы, с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду:

[~\vec E = \frac{\vec F}{q}] .

В СИ напряженность выражается в ньютонах на кулон (Н/Кл).

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

Физ. минутка

Напряженность - силовая характеристика электрического поля

Если в точке А заряд q > 0, то векторы и направлены в одну и ту же сторону; при q < 0 эти векторы направлены в противоположные стороны.

От знака заряда q, на который действует поле, не зависит направление вектора, а зависит направление силы (рис. 1, а, б).

Принцип суперпозиции полей

А чему будет равна напряженность в некоторой точке электрического поля, созданного несколькими зарядами q1, q2, q3, …?

Поместим в данную точку пробный заряд q. Пусть F1 — это сила, с которой заряд q1 действует на заряд q; F2 — это сила, с которой заряд q2 действует на заряд q и т.д. Из динамики вы знаете, что если на тело действует несколько сил, то результирующая сила равна геометрической сумме сил, т.е.

[~\vec F = \vec F_1 + \vec F_2 + \vec F_3 + \ldots] .

Разделим левую и правую часть уравнения на q:

[~\frac{\vec F}{q} = \frac{\vec F_1}{q} + \frac{\vec F_2}{q} + \frac{\vec F_3}{q} + \ldots] .

Если учтем, что [\frac{ \vec F}{q} = \vec E] , мы получим, так называемый, принцип суперпозиции полей

напряженность электрического поля, созданного несколькими зарядами q1, q2, q3, …, в некоторой точке пространства равна векторной сумме напряженностей [\vec E_1 , \, \vec E_2 , \, \vec E_3] , … полей, создаваемых каждым из этих зарядов:

[~\vec E = \vec E_1 + \vec E_2 + \vec E_3 + \ldots] .

Благодаря принципу суперпозиции для нахождения напряженности поля системы точечных зарядов в любой точке достаточно знать выражение для напряженности поля точечного заряда. На рисунке 4, а, б показано, как геометрически определяется напряженность [~\vec E] поля, созданного двумя зарядами.

Для определения напряженности поля, создаваемого заряженным телом конечных размеров (не точечных зарядов), нужно поступать следующим образом. Мысленно разделить тело на маленькие элементы, каждый из которых можно считать точечным. Определить заряды всех этих элементов и найти напряженности полей, созданных всеми ими в заданной точке. После этого сложить геометрически напряженности от всех элементов тела и найти результирующую напряженность поля. Для тел сложной формы это трудная, но в принципе разрешимая задача. Для ее решения нужно знать, как заряд распределен на теле.

Линии напряженности

Электрическое поле не действует на органы чувств. Его мы не видим. Тем не менее распределение поля в пространстве можно сделать видимым. Английский физик Майкл Фарадей в 1845 году предложил изображать электрическое поле с помощью силовых линий и получал своеобразные карты, или диаграммы поля.

Силовая линия (или линия напряженности) — это воображаемая направленная линия в пространстве, касательная к которой в каждой точке совпадают с направлением вектора напряженности в этой точке (рис. 5).

По картине силовых линий можно судить не только о направлении вектора, но и о его значении. Действительно, для точечных зарядов напряженность поля увеличивается по мере приближения к заряду, а силовые линии при этом сгущаются (рис. 6). Где силовые линии гуще там напряженность больше и наоборот.

Число силовых линий, приходящихся на поверхность единичной площади, расположенную нормально к силовым линиям, пропорционально модулю напряженности.

Картины силовых линий

Построить точную картину силовых линий заряженного тела - сложная задача. Нужно сначала вычислить напряженность поля Е(х, у, z) как функцию координат. Но этого еще мало. Остается непростая задача проведения непрерывных линий так, чтобы в каждой точке линии касательная к ней совпадала с направлением напряженности [~\vec E] . Такую задачу проще всего поручить компьютеру, работающему по специальной программе.

Впрочем, строить точную картину распределения силовых линий не всегда необходимо. Иногда достаточно рисовать приближенные картины, не забывая что:

силовые линии — это незамкнутые линии: они начинаются на поверхности положительно заряженных тел (или в бесконечности) и оканчиваются на поверхности отрицательно заряженных тел (или в бесконечности);
силовые линии не пересекаются, так как в каждой точке поля вектор напряженности имеет лишь одно направление;
между зарядами силовые линии нигде не прерываются.

На рисунках 7-10 изображены картины силовых линий: положительно заряженного шарика (рис. 7); двух разноименно заряженных шариков (рис. 8); двух одноименно заряженных шариков (рис. 9); двух пластин, заряды которых равны по модулю и противоположны по знаку (рис. 10).

На рисунке 10 видно, что в пространстве между пластинами вдали от краев пластин силовые линии параллельны: электрическое поле здесь одинаково во всех точках.

Электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех точках пространства, называется.

Разбор задач.

Примеры применения принципа суперпозиции полей.

(ЕГЭ 2008 г.) А19. На рисунке изображены линии напряженности электрического поля в некотором месте пространства. В какой из точек напряженность максимальна по модулю?
(ЕГЭ 2010 г.) А17. Какое направление в точке О имеет вектор напряженности электрического поля, созданного двумя одноименными зарядами?
(ЕГЭ 2007 г.) А19 . Определите напряженность поля в центре квадрата, в углах которого находятся заряды: (+q), (+q), (—q), (—q)?
(ЕГЭ 2008 г., ДЕМО) А17. На рисунке показано расположение двух неподвижных точечных электрических зарядов + 2q и - q.

Закрепление материала (задания по карточкам) (5-7 мин)
Домашнее задание: §40; № 40.1; 40.2; Индивидуальные задания по карточкам.

Литература

Жилко, В. В. Физика: учеб. пособие для 11-го кл. общеобразоват. учреждений с рус. яз. обучения с 12-летним сроком обучения (базовый и повышенный уровни) /В. В. Жилко, Л. Г. Маркович. — 2-е изд., исправленное. — Минск: Нар. асвета, 2008. — С. 75, 80-85.
Кабардин О.Ф., В.А. Орлов, Э.Е. Эвенчик, С.Я. Шамаш, А.А. Пинский, С.И. Кабардина, Ю.И. Дик, Г.Г. Никифоров, Н.И. Шефер «Физика. 10 класс», «Просвещение», 2010 г.;
Болсун. Физика в экзаменационных вопросах и ответах. Серия Домашний репетитор.
Мякишев Г.Я. Физика: Электродинамика. 10-11 кл.: учеб. для углубленного изучения физики / Г.Я. Мякишев, А.З. Синяков, Б.А. Слободсков. - М.: Дрофа, 2005. - 476 с

Похожие образовательные материалы:

Предмет: Физика

Раздел дисциплины ЕГЭ: _________ _

Всего уроков в теме –_18___

№ урока из данной темы _4____

Тема урока « Электрический ток. Сила тока »

Конспект урока предоставлен

Ф.И.О. _ __ Брылёвой Лилией Закирзяновной_

Ученое звание, должность:учитель физики

Место работы: МОУ СШ №6

Конспект урока по физике

«Электрический ток. Сила тока».

Цели урока:

Образовательные - дать понятие электрического тока и выяснить условия, при которых он возникает. Ввести величины, характеризующие электрический ток.

Развивающие - формировать интеллектуальные умения анализировать, сравнивать результаты экспериментов; активизировать мышление школьников, умение самостоятельно делать выводы.

воспитательная - развитие познавательного интереса к предмету, расширение кругозора учащихся, показать возможность использования полученных на уроках знаний в жизненных ситуациях.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Оборудование: презентация по теме «Электрический ток. Сила тока».

План урока.

1. 
   Организационный момент.
2. 
   
3. 
   Актуализация знаний.
4. 
   Изучение нового материала.
5. 
   Закрепление.
6. 
   Подведение итогов.

Ход урока.

1. Организационный момент.

1. 
   Подготовка к усвоению нового материала.

На экране–слайд №1.

Сегодня мы познакомимся с понятиями: электрический ток, сила тока и с условиями, необходимыми для существования электрического тока.

3. Актуализация знаний.

На экране–слайд №2.

Всем вам хорошо известно словосочетание «электрический ток», но чаще мы используем слово «электричество». Эти понятия давно и прочно вошли в нашу жизнь, что мы даже не задумываемся над их значением. Так что же они означают?

На прошлых уроках мы с вами частично коснулись этой темы, а именно мы изучали неподвижные заряженные тела. Как вы помните, этот раздел физики называется электростатика.

На экране–слайд №3.

Хорошо, а теперь подумайте. Слово «ток», что означает?

Движение! А значит – «электрический ток», это движение заряженных частиц. Именно это явление мы с вами и будем изучать на следующих уроках.

В 8 классе мы с вами частично изучали это физическое явление. Тогда мы сказали, что: «электрический ток – направленное движение заряженных частиц».

Сегодня на уроке рассмотрим наиболее простой случай направленного движения заряженных частиц – постоянный электрический ток.

1. 
   Изучение нового материала.

На экране–слайд №4.

Для возникновения и существования постоянного электрического тока в веществе необходимо наличие свободных заряженных частиц, при движении которых в проводнике происходит перенос электрического заряда с одного места в другое.

На экране–слайд №5.

Однако если заряженные частицы совершают беспорядочное тепловое движение, как, например, свободные электроны в металле, то переноса заряда не происходит, а значит, нет и электрического тока.

На экране–слайд №6.

Электрический ток возникает лишь при упорядоченном (направленном) движении заряженных частиц (электронов или ионов).

На экране– слайд №7.

Как заставить заряженные частицы двигаться упорядоченно?

Нужна сила, действующая на них в определенном направлении. Как только эта сила перестает действовать, то упорядоченное движение частиц прекратится из-за электрического сопротивления, оказываемого их движению ионами кристаллической решетки металлов или нейтральных молекул электролитов.

На экране– слайд №8.

Так откуда берется такая сила? Мы говорили что, на заряженные частицы действует кулоновская сила F = q Е (сила Кулона равна произведению заряда на вектор напряженности), которая непосредственно связана с электрическим полем.

На экране–слайд №9.

Обычно именно электрическое поле внутри проводника служит причиной, вызывающей и поддерживающей упорядоченное движение заряженных частиц. Если внутри проводника имеется электрическое поле, то между концами проводника существует разность потенциалов. Когда разность потенциалов не меняется во времени, в проводнике устанавливается постоянный электрический ток.

На экране– слайд №10

Значит, кроме заряженных частиц для существования электрического тока необходимо наличие электрического поля .

При создании разности потенциалов (напряжения) между какими-либо точками проводника, равновесие зарядов нарушится и в проводнике произойдет перемещение зарядов, которое называем электрическим током.

На экране– слайд №11.

Таким образом, мы с вами установили два условия существования электрического тока:

наличие свободных зарядов,

наличие электрического поля.

На экране–слайд №12.

Итак: ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК - направленное, упорядоченное движение заряженных частиц (электронов, ионов и других заряженных частиц.). Т.е. электрический ток имеет определенное направление. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. Отсюда следует, что направление тока совпадает с направлением вектора напряженности электрического поля. Если ток образован движением отрицательно заряженных частиц, то направление тока считают противоположным направлению движения частиц. (Такой выбор направления тока не очень удачен, так как в большинстве случаев ток представляет собой упорядоченное движение электронов – отрицательно заряженных частиц. Выбор направления тока был сделан в то время, когда о свободных электронах в металлах ещё ничего не знали.)

На экране–слайд №13.

Движение частиц в проводнике мы непосредственно не видим. О наличии электрического тока приходится судить по тем действиям или явлениям, которые его сопровождают.

На экране–слайд№14.

Тепловое действие электрического тока. Проводник, по которому течет ток, нагревается (светится электрическая лампочка накаливания);

На экране–слайд№15.

Магнитное действие электрического тока. Проводник с током притягивает или намагничивает тела, поворачивается перпендикулярно к проводу с током магнитную стрелку;

На экране–слайд№16.

Химическое действие электрического тока. Электрический ток может изменять химический состав проводника, например, выделять его химические составные части (выделяются водород и кислород из подкисленной воды, налитой в U-образный стеклянный сосуд).

Магнитное действие является основным, так как наблюдается у всех проводников, тепловое отсутствует у сверхпроводников, а химическое наблюдается лишь у растворов и расплавов электролитов.

На экране–слайд №17.

Как многие физические явления электрический ток имеет количественную характеристику, называемой силой тока: если через поперечное сечение проводника за время ∆t переносится заряд ∆q, то среднее значение силы тока равно: I=∆q/∆t (сила тока равна отношению заряда ко времени).

Таким образом, средняя сила тока равна отношению заряда ∆q, прошедшего через поперечное сечение проводника за промежуток времени ∆t, к этому промежутку времени.

В СИ (системе интернациональной) единицей силы тока является ампер, обозначается 1 А = 1 Кл/с (Один ампер равен отношению 1кулона на 1 секунду)

Обратите внимание: если сила тока со временем не меняется, то ток называют постоянным.

На экране–слайд №18.

Сила тока может быть положительной величиной, если направление тока совпадает с условно выбранным положительным направлением вдоль проводника. В противном случае сила тока отрицательна.

На экране–слайд №19.

Для измерения силы тока используют прибор – амперметр. Принцип устройства этих приборов основан на магнитном действии тока. В электрическую цепь амперметр включается последовательно к тому прибору, у которого нужно измерить силу тока. Схематичное изображение амперметра – окружность, в центре буква А.

На экране–слайд №20.

Кроме того, сила тока связана со скоростью направленного движения частиц. Покажем эту связь.

Пусть цилиндрический проводник имеет поперечное сечение S. За положительное направление в проводнике примем направление слева направо. Заряд каждой частицы будем считать равным q 0. В объеме проводника, ограниченном поперечными сечениями 1 и 2 с расстоянием ∆L между ними, содержится частиц N = n·S·∆L, где n – концентрация частиц.

На экране–слайд №21.

Их общий заряд в выбранном объеме q = q 0 ·n·S·∆L (заряд равен произведению заряда частицы на концентрацию, площадь и расстояние). Если частицы движутся слева направо со средней скоростью v , то за время ∆t = ∆L/v равное отношению расстояния к скорости все частицы, заключенные в рассматриваемом объеме, пройдут через поперечное сечение 2. Поэтому сила тока находится по следующей формуле.

I = ∆q/∆t = (q 0 ·n·S·∆L·v)/∆L= q 0 ·n·S·v

На экране–слайд №22.

Используя эту формулу, попробуем определить скорость упорядоченного движения электронов в проводнике.

V = I/(e ·n·S),

Где e – модуль заряда электрона.

На экране–слайд №23.

Пусть сила тока I = 1А, а площадь поперечного сечения проводника S = 10 -6 м 2 , для меди концентрация n = 8,5 · 10 28 м -3 . Следовательно,

V=1/(1,6 ·10 -19 · 8,5·10 28 ·10 -6)=7·10 -5 м/с

Как мы видим, скорость упорядоченного движения электронов в проводнике мала.

На экране–слайд №24.

Чтобы оценить, на сколько мала, п редставим себе очень длинную цепь тока, например телеграфную линию между двумя городами, отстоящими один от другого, скажем, на 1000 км. Тщательные опыты показывают, что действия тока во втором городе начнут проявляться, т. е. электроны в находящихся там проводниках начнут двигаться, примерно через 1/300 секунды после того, как началось их движение по проводам в первом городе. Часто говорят не очень строго, но очень наглядно, что ток распространяется по проводам со скоростью 300000 км/с. Это, однако, не означает, что движение носителей заряда в проводнике происходит с этой огромной скоростью, так что электрон или ион, находившийся в нашем примере в первом городе, через 1/800 секунды достигнет второго. Вовсе нет. Движение носителей в проводнике происходит почти всегда очень медленно, со скоростью несколько миллиметров в секунду, а часто и еще меньшей. Мы видим, следовательно, что нужно тщательно различать и не смешивать понятия «скорость тока» и «скорость движения носителей заряда».

На экране–слайд №25.

Таким образом, та скорость, которую мы для краткости называем «скоростью тока»,- это скорость распространения вдоль проводника изменений электрического поля, а отнюдь не скорость движения в нем носителей заряда.

Поясним сказанное механической аналогией. Представим себе, что два города соединены нефтепроводом и что в одном из этих городов начал работать насос, повышающий в этом месте давление нефти. Это повышенное давление будет распространяться по жидкости в трубе с большой скоростью - около километра в секунду. Таким образом, через секунду начнут двигаться частицы на расстоянии, скажем, 1 км от насоса, через две секунды - на расстоянии 2 км, через минуту - на расстоянии 60 км и т. д. Спустя примерно четверть часа начнет вытекать из трубы нефть во втором городе. Но движение самих частиц нефти происходит значительно медленнее, и может пройти несколько суток, пока какие-нибудь определенные частицы нефти дойдут от первого города до второго. Возвращаясь к электрическому току, мы должны сказать, что «скорость тока» (скорость распространения электрического поля) аналогична скорости распространения давления по нефтепроводу, а «скорость носителей» аналогична скорости движения частиц самой нефти.

5. Закрепление.

На экране–слайд №26

Сегодня на уроке мы рассмотрели основное понятие электродинамики:

Электрический ток;

Условия необходимые для существования электрического тока;

Количественную характеристику электрического тока.

На экране–слайд №27

Теперь рассмотрим решение типовых задач:

1. Плитка включена в осветительную сеть. Какое количество электричества протекает через нее за 10 минут, если сила тока в подводящем шнуре равна 5А?

Решение: Время в системе СИ 10 минут = 600с,

По определению сила тока равна отношению заряда ко времени.

Отсюда,заряд равен произведению силы тока на время.

Q = I t = 5А 600 с = 3000Кл

На экране–слайд №28

2. Сколько электронов проходит через спираль лампы накаливания за 1с при силе тока в лампе1,6А?

Решение: Заряд электрона равен e = 1,6 10 -19 Кл,

Весь заряд можно вычислить по формуле:

Q = I t – заряд равен произведению силы тока на время.

Количество электронов равно отношению полного заряда к заряду одного электрона:

N = q/e

Отсюда следует

N = I t /e = 1,6А 1с/1,6 10 -19 Кл = 10 19

На экране– слайд №29

3. По проводнику в течение года протекает ток силой 1 А. Найдите массу электронов, прошедших за этот промежуток времени сквозь поперечное сечение проводника. Отношение заряда электрона к его массе e /m e = 1,76 10 +11 Кл/кг.

Решение: Массу электронов можно определить как произведение количества электронов на массу электрона М = N m e . Используя формулу N = I t /e (смотри предыдущую задачу), получаем, что масса равна

М = m e I t /e = 1А 365 24 60 60с/(1,76 10 +11 Кл/кг) = 1,8 10 -4 кг.

На экране– слайд №30

4. В проводнике, площадь поперечного сечения которого 1мм 2 , сила тока 1,6А. Концентрация электронов в проводнике 10 23 м -3 при температуре 20 0 С. Найдите среднюю скорость направленного движения электронов и сравните её с тепловой скоростью электронов.

Решение: Для определения средней скорости направленного движения электронов используем формулу

Q = q 0 n S v t (заряд равен произведению заряда частицы на концентрацию, площадь, скорость и время).

Так как I = q/t (сила тока равна отношению заряда ко времени),

То I = q 0 n S v => v= I/ (q 0 n S)

Вычислим и получим значение скорости движения электронов

V= 1,6А/(10 23 м -3 10 -6 м 1,6 10 -19 Кл) = 100 м/с

M v 2 /2 = (3/ 2) k T => (отсюда следует)

= 11500 м/с

Скорость теплового движения больше в 115 раз.

1. 
   Подведение итогов.

На уроке мы рассмотрели новые понятия. Какой этап изучения показался наиболее трудным? Наиболее важным? Наиболее интересным?

На экране– слайд №31

Запишите домашнее задание.

В.А.Касьянов Учебник физики 11класс. §1,2, задачи § 2 (1-5).

На экране– слайд№32.

Спасибо за внимание. Желаем успеха в самостоятельных упражнениях на эту тему!

Конспект проверен

Методистом отдела образования:_____________________________________

Экспертным советом ЕГПУ:__________________________________________

Дата:_____________________________________________________________

Подписи:__________________________________________________________

Цель урока: познакомить учащихся с историей борьбы концепций близкодействия и действия на расстоянии; с недостатками теорий, ввести понятие напряженности электрического поля, формировать умение изображать электрические поля графическим способом; пользоваться принципом суперпозиции для расчета полей системы заряженных тел.

Ход урока

Проверка домашнего задания методом выполнения самостоятельной работы

Вариант -1

1. Можно ли создать или уничтожить электрический заряд? Почему? Поясните суть закона сохранения электрического заряда.

2. В воздухе расположены два тела, у которых равные отрицательные электрические заряды, тела отталкиваются друг от друга с силой 0,9 Н. Расстояние между зарядами 8 см. Вычислить массу избыточных электронов в каждом теле, а также их количество.

Решение. m = m0 N = 9,1·10-31·5·1012= 4,5·10-19 (кг); N = √Fr2/k e ; N= 5·1012 (электронов)

Вариант-2

1 Почему при трении разнородные тела электризуются, а однородные не электризуются?

Три проводящих шарика, привели в соприкосновение, на первом шарике заряд 1,8·10-8Кл, второй – имел заряд – 0,3·10-8 Кл, третий шарик не имел заряда. Как распределился заряд между шариками? С какой силой будут взаимодействовать в вакууме два из них на расстоянии 5см один от другого?

Решение. q1+q2+q3= 3q; q = (q1+q2+q3)/3q = 0,5·10-8(Кл)

F= k q2/r2; F= 9·10-5 (H)

Изучение нового материала

1. Обсуждение вопроса о передаче воздействия одного заряда на другой. Заслушиваются выступления «сторонников» теории близкодействия (поле распространяется со скоростью света) и теории действия на расстоянии (все взаимодействия распространяются мгновенно). Выступления учащихся сопровождаются демонстрацией опытов по взаимодействию наэлектризованных тел. Учащиеся могут задавать вопросы сторонникам той или другой теории.

Учитель помогает учащимся делать правильные выводы, подводит учащихся к формированию понятия электрического поля.

2. Электрическое поле – особая форма материи, существующая независимо от нас, наших знаний о нем.

3. Главное свойство электрического поля – действие на электрические заряды с некоторой силой.

Электростатическое поле	Электростатическое поле неподвижных зарядов не меняется совершенно и неразрывно связано с зарядами, которые его образуют.
Напряженность электрического поля: E = F / q	Отношение силы, с которой электрическое поле действует на пробный положительный заряд, к значению этого заряда. Вектор Е ̄̄̄̄̄̄̄ совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд.
Напряженность электрического поля точечного заряда. Е = q0/4πξ0ξr2	Напряженность электрического поля точечного заряда в некоторой точке пространства прямо пропорциональна модулю заряда источника поля и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника поля до данной точки пространства.
Силовые линии электростатического поля	Это линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением напряженности поля в этой точке.
Принцип суперпозиции полей: Е = Е1+Е2+Е3+…	При наложении полей от нескольких точечных зарядов образуется электростатическое поле, напряженность которого в любой его точке равна геометрической сумме напряженностей от каждого из составляющих полей.
Демонстрация опыта: «Обоснование принципа суперпозиции полей»	Подвесьте на капроновой нити «пробный заряд» (пенопластовую пластину). Воздействуйте на «пробный заряд» заряженным телом. Затем поднесите еще одно заряженное тело и наблюдайте за его воздействием на «пробный заряд». Удалите первое заряженное тело и наблюдайте за действием второго заряженного тела. Сделайте вывод.

Самостоятельная работа с книгой.

1. Прочитайте в учебнике определение силовых линий электрического поля.

2. Рассмотрите внимательно рисунки 181 – 184, где приведены примеры линий напряженности различных заряженных тел и систем тел.

3. Ответьте на вопросы.

А) Каким образом отображается на рисунках модуль вектора напряженности? По какому внешнему признаку можно отличить поле с интенсивным действием?

Б) Где начинаются и где заканчиваются линии напряженности электрического поля?

В) Существуют ли обрывы в линиях напряженности?

Г) Как расположены линии электрического поля относительно поверхности заряженного тела?

Д) В каком случае электрическое поле можно считать однородным?

Е) Сравните картину силовых линий точечного заряда и равномерно заряженного шара.

Ж) Выясните, с помощью какой формулы и в каких допустимых пределах можно рассчитать напряженность поля проводящего шара.

Подведем итоги урока

Домашнее задание: §92 – 94.

1. Цель урока: сформировать представления о потенциальности электростатического поля, установить независимость работы электростатических сил от формы траектории, ввести понятие потенциала, выяснить физический смысл разности потенциалов, вывести...
2. Цель урока: проконтролировать знания и умения учащихся, приобретенные при изучении данной темы. Ход урока Организационный момент Вариант – 1 (уровень – 1) 1. Два точечных...
3. Цель урока: на основе модели металлического проводника изучить явление электростатической индукции; выяснить поведение диэлектриков в электростатическом поле; ввести понятие диэлектрической проницаемости. Ход урока Проверка домашнего...
4. Цель урока: сформировать представление об электромагнитной волне, как взаимодействии электрических и магнитных полей; сравнить электромагнитные волны с механическими волнами по ряду характеристик общих для двух...
5. Цель урока: развивать навыки решения задач на использование понятий напряженности, потенциала, работы электрического поля по перемещению заряда; продолжить формировать умение мыслить, сравнивать, делать выводы, оформлять...
6. Цель урока: сформировать у учащихся представление об электрическом и магнитном поле, как об едином целом – электромагнитном поле. Ход урока Проверка домашнего задания методом тестирования...
7. Цель урока: вывести формулу связи между напряженностью электрического поля и разностью потенциалов, ввести понятие эквипотенциальных поверхностей, формировать умения применять полученные теоретические знания к решению качественных...
8. Цель урока: выяснить уровень теоретических знаний учащихся