Electrostatic na patlang. Electrostatic field Electromagnetic field sa paligid natin

Ang electric field, ayon sa elementarya na mga pisikal na konsepto, ay hindi hihigit sa isang espesyal na uri ng materyal na kapaligiran na lumitaw sa paligid ng mga sisingilin na katawan at nakakaapekto sa samahan ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga naturang katawan na may tiyak na huling bilis at sa isang mahigpit na limitadong espasyo.

Matagal nang napatunayan na ang isang electric field ay maaaring lumitaw sa parehong hindi gumagalaw at sa mga gumagalaw na katawan. Ang pangunahing tanda ng presensya na ito ay ang epekto nito sa

Ang isa sa mga pangunahing dami ay ang konsepto ng "lakas ng larangan". Sa mga terminong numero, ang terminong ito ay nangangahulugang ang ratio ng puwersa na kumikilos sa isang test charge, direkta sa quantitative expression ng charge na ito.

Ang katotohanan na ang singil ay pagsubok ay nangangahulugan na ito mismo ay hindi nakikibahagi sa paglikha ng larangang ito, at ang halaga nito ay napakaliit na hindi ito humantong sa anumang pagbaluktot ng paunang data. Ang lakas ng field ay sinusukat sa V / m, na karaniwang katumbas ng N / C.

Ipinakilala ng sikat na mananaliksik ng Ingles na si M. Faraday ang paraan ng graphic na representasyon ng isang electric field sa sirkulasyong pang-agham. Sa kanyang opinyon, ang espesyal na uri ng bagay na ito sa pagguhit ay dapat na ilarawan sa anyo ng mga tuloy-tuloy na linya. Pagkatapos ay nagsimula silang tawaging "mga linya ng intensity ng electric field", at ang kanilang direksyon, batay sa mga pangunahing pisikal na batas, ay tumutugma sa direksyon ng pag-igting.

Ang mga linya ng puwersa ay kinakailangan upang ipakita ang mga katangian ng kalidad ng pag-igting tulad ng density o density. Sa kasong ito, ang density ng mga linya ng pag-igting ay nakasalalay sa kanilang bilang sa bawat yunit ng ibabaw. Ang nilikha na larawan ng mga linya ng puwersa ay nagbibigay-daan sa iyo upang matukoy ang dami ng pagpapahayag ng lakas ng patlang sa mga indibidwal na seksyon nito, pati na rin upang malaman kung paano ito nagbabago.

Ang electric field ng dielectrics ay may medyo kawili-wiling mga katangian. Tulad ng alam mo, ang mga dielectric ay mga sangkap kung saan halos walang libreng sisingilin na mga particle, samakatuwid, bilang isang resulta, hindi nila kayang magsagawa. Ang mga naturang sangkap ay dapat kasama, una sa lahat, ang lahat ng mga gas, keramika, porselana, distilled water, mica , atbp.

Upang matukoy ang lakas ng field sa isang dielectric, isang electric field ay dapat na dumaan dito. Sa ilalim ng pagkilos nito, ang mga nakagapos na singil sa dielectric ay nagsisimulang lumipat, ngunit hindi nila kayang iwanan ang mga limitasyon ng kanilang mga molekula. Ang direksyon ng displacement ay nagpapahiwatig na ang mga positibong sisingilin ay inilipat sa direksyon ng electric field, at ang mga negatibong sisingilin ay inilipat laban sa. Bilang resulta ng mga manipulasyong ito, ang isang bagong electric field ay lumitaw sa loob ng dielectric, ang direksyon kung saan ay direktang kabaligtaran sa panlabas. Ang panloob na larangan na ito ay kapansin-pansing nagpapahina sa panlabas, samakatuwid, ang intensity ng huli ay bumababa.

Ang lakas ng field ay ang pinakamahalagang quantitative na katangian nito, na direktang proporsyonal sa lakas kung saan kumikilos ang espesyal na uri ng bagay na ito sa isang panlabas na singil sa kuryente. Sa kabila ng katotohanan na imposibleng makita ang halagang ito, sa tulong ng pagguhit ng mga linya ng puwersa ng puwersa, makakakuha ang isang tao ng ideya ng density at direksyon nito sa espasyo.

Ang pagkilos ng ilang mga naka-charge na katawan sa ibang mga naka-charge na katawan ay isinasagawa nang walang direktang kontak, sa pamamagitan ng isang electric field.

Ang electric field ay materyal. Ito ay umiiral nang hiwalay sa atin at sa ating kaalaman tungkol dito.

Ang isang electric field ay nilikha ng mga electric charge at natutukoy sa tulong ng mga electric charge sa pamamagitan ng pagkilos ng isang tiyak na puwersa sa kanila.

Ang electric field ay nagpapalaganap sa isang huling bilis na 300,000 km / s sa isang vacuum.

Dahil ang isa sa mga pangunahing pag-aari ng isang electric field ay ang epekto nito sa mga sisingilin na mga particle na may isang tiyak na lakas, kung gayon upang maipakilala ang dami ng mga katangian ng patlang, kinakailangan na maglagay ng isang maliit na katawan na may singil q (test charge) sa sinisiyasat na punto sa kalawakan. Isang puwersa ang kikilos sa katawan na ito mula sa gilid ng field

Kung babaguhin mo ang halaga ng singil sa pagsubok, halimbawa, dalawang beses, ang puwersang kumikilos dito ay magbabago din nang dalawang beses.

Kapag ang halaga ng test charge ay nagbago ng n beses, ang puwersa na kumikilos sa charge ay nagbabago din ng n beses.

Ang ratio ng puwersa na kumikilos sa isang test charge na inilagay sa isang partikular na punto ng field sa halaga ng charge na ito ay isang pare-parehong halaga at hindi nakadepende sa puwersang ito, o sa magnitude ng singil, o sa kung mayroong anumang bayad. Ang ratio na ito ay itinalaga ng isang liham at kinuha bilang katangian ng lakas ng electric field. Ang katumbas na pisikal na dami ay tinatawag lakas ng electric field .

Ang pag-igting ay nagpapakita kung anong puwersa ang kumikilos mula sa gilid ng electric field sa isang unit charge na inilagay sa isang partikular na punto ng field.

Upang mahanap ang yunit ng pag-igting, kinakailangan upang palitan ang mga yunit ng puwersa - 1 N at singil - 1 C sa namamahala na equation ng pag-igting. Nakukuha namin ang: [E] = 1 N / 1 Cl = 1 N / Cl.

Para sa kalinawan, ang mga electric field sa mga guhit ay inilalarawan gamit ang mga linya ng puwersa.

Ang isang electric field ay maaaring gawin ang gawain ng paglipat ng isang singil mula sa isang punto patungo sa isa pa. Kaya naman, ang isang singil na inilagay sa isang partikular na punto ng field ay may reserba ng potensyal na enerhiya.

Ang mga katangian ng enerhiya ng patlang ay maaaring maipasok sa parehong paraan tulad ng pagpapakilala ng katangian ng puwersa.

Kapag nagbago ang halaga ng singil sa pagsubok, hindi lamang nagbabago ang puwersang kumikilos dito, kundi pati na rin ang potensyal na enerhiya ng singil na ito. Ang ratio ng enerhiya ng singil sa pagsubok na matatagpuan sa isang partikular na punto ng patlang sa halaga ng singil na ito ay isang pare-parehong halaga at hindi nakasalalay sa alinman sa enerhiya o singil.

Upang makakuha ng isang yunit ng potensyal, kinakailangan na palitan ang mga yunit ng enerhiya - 1 J at isang singil - 1 C sa namamahala na equation ng potensyal. Nakukuha namin ang: [φ] = 1 J / 1 C = 1 V.

Ang unit na ito ay may sariling pangalan na 1 volt.

Ang potensyal ng field ng isang point charge ay direktang proporsyonal sa magnitude ng charge na lumilikha ng field at inversely proportional sa distansya mula sa charge papunta sa isang partikular na punto ng field:

Ang mga electric field sa mga guhit ay maaari ding ilarawan gamit ang mga ibabaw ng pantay na potensyal, na tinatawag mga equipotential na ibabaw .

Kapag ang isang electric charge ay gumagalaw mula sa isang punto na may isang potensyal patungo sa isang punto na may ibang potensyal, ang trabaho ay tapos na.

Ang isang pisikal na dami na katumbas ng ratio ng gawain ng paglipat ng isang singil mula sa isang punto ng patlang patungo sa isa pa, sa halaga ng singil na ito, ay tinatawag boltahe ng kuryente :

Ipinapakita ng boltahe kung ano ang katumbas ng gawaing ginawa ng electric field kapag ang isang singil na 1 C ay inilipat mula sa isang punto ng field patungo sa isa pa.

Ang yunit ng boltahe, pati na rin ang potensyal, ay 1 V.

Ang boltahe sa pagitan ng dalawang punto ng field na matatagpuan sa layo d mula sa isa't isa ay nauugnay sa lakas ng field:

Sa isang pare-parehong electric field, ang gawain ng paglipat ng isang singil mula sa isang punto ng patlang patungo sa isa pa ay hindi nakasalalay sa hugis ng tilapon at natutukoy lamang sa magnitude ng singil at ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga punto ng patlang.

URI NG ARALIN: Aralin sa pag-aaral ng bagong materyal.

MGA LAYUNIN NG ARALIN:

Pang-edukasyon:

1. Upang bumuo ng isa sa mga pangunahing konsepto ng electrodynamics - isang electric field.
2. Upang bumuo ng ideya ng bagay sa dalawang anyo: matter at field.
3. Ipakita kung paano tuklasin ang isang electric field.

Pagbuo:

1. Upang paunlarin ang kakayahan ng mga mag-aaral na pag-aralan, paghambingin, i-highlight ang mga mahahalagang katangian, gumawa ng mga konklusyon.
2. Bumuo ng abstract at lohikal na pag-iisip ng mga mag-aaral.

Edukasyon:

1. Gamit ang halimbawa ng pakikibaka sa pagitan ng mga teorya ng short-range at long-range action, ipakita ang pagiging kumplikado ng proseso ng cognition.
2. Patuloy na bumuo ng pananaw sa mundo sa halimbawa ng kaalaman tungkol sa istruktura ng bagay.
3. Upang linangin ang kakayahang patunayan, ipagtanggol ang iyong pananaw.

KAGAMITAN:

• prodyektor nasa itaas ng ulo;
• isang aparato para sa pagpapakita ng spectra ng mga electric field;
• mataas na boltahe converter "Discharge";
• kasalukuyang pinagmulan;
• pagkonekta ng mga wire;
• electrometer;
• balahibo, plexiglass stick;
• mga numero ng papel;
• isang piraso ng cotton wool, mga wire;
• transpormer;
• isang coil ng wire na may 3.5V lamp.

Didactic moment: isinasaalang-alang ang kaalaman, kakayahan, kasanayan.

Pagtanggap: frontal survey.

Guro: Tandaan kung ano ang singil ng kuryente.
Mag-aaral: Ang electric charge ay pag-aari ng mga katawan upang magsagawa ng electromagnetic na pakikipag-ugnayan sa isa't isa sa mga puwersa na bumababa sa pagtaas ng distansya sa parehong paraan tulad ng mga puwersa ng unibersal na grabitasyon, ngunit lumampas sa mga puwersa ng grabidad ng maraming beses.
Guro: Posible bang sabihin: "Ang isang libreng bayad ay lumipad."
Mag-aaral: Hindi. Ang electric charge ay palaging nasa particle; walang libreng electric charge.
Guro: Anong mga uri ng singil sa kuryente ang alam mo at kung paano nakikipag-ugnayan ang mga ito.
Mag-aaral: Sa kalikasan, may mga particle na may positibo at negatibong singil. Ang dalawang positibong sisingilin o dalawang negatibong sisingilin na mga particle ay tinataboy, habang ang positibo at negatibong sisingilin na mga particle ay naaakit.
Guro: Sa katunayan, ang mga singil ay may lahat ng bagay tulad ng sa buhay ng mga tao. Ang dalawang energetic na aktibong tao ay hindi maaaring magkasama sa loob ng mahabang panahon, ang parehong ay tinataboy. Energetic at kalmado magkasundo, iba't ibang bagay ang naaakit.
Guro: Sa electrostatics, alam mo at ako ang batas ng Coulomb para sa interaksyon ng mga singil. Isulat at buuin ang batas na ito.
Mag-aaral: F = k | q1 | | q2 | / rІ (nagsusulat sa pisara, binibigkas ang batas nang malakas).

Ang puwersa ng pakikipag-ugnayan ng dalawang nakatigil na sisingilin na katawan sa isang vacuum ay direktang proporsyonal sa produkto ng charge moduli at inversely proporsyonal sa parisukat ng mga distansya sa pagitan nila. Kung ang hindi bababa sa isang singil ay nadagdagan, pagkatapos ay ang puwersa ng pakikipag-ugnayan ay tataas, kung ang distansya sa pagitan ng mga singil ay nadagdagan, ang puwersa ay bababa.

Didactic moment: propaedeutics ng pag-aaral ng bagong materyal.
Pagtanggap: sitwasyon ng problema.

Guro: Okay, naalala namin ang mga pangunahing bagay na pinagdaanan namin. Naisip mo na ba kung paano kumikilos ang isang singil sa isa pa?

Karanasan: Naglagay ako ng isang piraso ng cotton sa negatibong poste ng high-voltage converter. Nakakakuha ito ng minus sign. Mula sa gilid ng positibong poste, isang puwersa ng kuryente ang kumikilos sa balahibo ng tupa. Sa ilalim ng impluwensya niya, ang cotton wool ay tumalon sa positibong poste, nakakakuha ng plus sign, atbp.

Guro: Paano gumagana ang isang singil sa isa pa? Paano isinasagawa ang mga pakikipag-ugnayang elektrikal? Hindi ito sinasagot ng batas ni Coulomb. Problema ... Lumayo tayo sa mga pakikipag-ugnayang elektrikal. At paano kayo nakikipag-ugnayan sa isa't isa, kung paano, halimbawa, maakit ni Anya ang atensyon ni Katya sa kanyang sarili?
Mag-aaral: Kaya kong kunin ang kamay niya, itulak, ihagis ng tala, hilingin sa isang tao na tumawag sa kanya, sumigaw, sumipol.
Guro: Sa lahat ng iyong mga aksyon mula sa punto ng view ng pisika, mayroong isang karaniwang bagay: sino ang nakapansin sa karaniwang bagay na ito?
Mag-aaral: Ang pakikipag-ugnayan ay isinasagawa sa pamamagitan ng mga intermediate na link (mga bisig, balikat, tala), o sa pamamagitan ng daluyan (tunog ay nagpapalaganap sa hangin).
Guro: Ano ang konklusyon?
Mag-aaral: Para sa pakikipag-ugnayan ng mga katawan, kinakailangan ang isang tiyak na pisikal na proseso sa espasyo sa pagitan ng mga nakikipag-ugnayang katawan.
Guro: Kaya, nalaman namin ang pakikipag-ugnayan ng mga tao. Ngunit paano nakikipag-ugnayan ang mga singil sa kuryente? Ano ang mga intermediate na link, ang medium na nagsasagawa ng mga electrical interaction?

Didactic moment: pag-aaral ng bagong materyal.
Mga pagtanggap: pagpapaliwanag batay sa kaalaman ng mag-aaral, mga elemento ng isang pagtatalo, mga elemento ng isang laro, paglalahad ng teorya sa taludtod, demonstration experiment.
Guro: Sa bagay na ito, nagkaroon ng mahabang pagtatalo sa pisika sa pagitan ng mga tagasuporta ng mga teorya ng short-range at long-range na aksyon. Ngayon kami ay magiging mga tagasuporta ng mga teoryang ito at subukang magtalo ..
(Hatiin ko ang klase at ang pisara sa dalawang hati. Sa kanang bahagi ng pisara ay isinusulat ko: “Teorya ng maikling-saklaw na pagkilos.” ​​May iginuhit din na crossword puzzle dito, Figure 1).

(Sa kaliwang bahagi ng pisara ay isinusulat ko: “Teorya ng pagkilos sa malayo.” Narito ang isang crossword puzzle, Larawan 2).

Guro: Kaya, ang kanang bahagi ng klase - mga tagasuporta ng teorya ng short-range na aksyon. Deal?
Ang kaliwang bahagi - mga tagasuporta ng teorya ng aksyon sa malayo. Deal?
(Pumunta ako sa kanang bahagi ng klase).

Guro: Aba, magsimula na tayong magtalo. Ipinapaliwanag ko ang kakanyahan ng teorya ng short-range na aksyon, at tulungan mo ako, hulaan ang mga salitang nakasulat sa pisara.

Kami ay mga tagapagtaguyod ng malapit na pagkilos

Sa pagitan ng mga katawan ay dapat na mayroong Miyerkules.
Mga link para sa komunikasyon, hindi kawalan ng laman.
Ang mga proseso sa kapaligirang iyon ay panandalian,
Ngunit hindi kaagad. Ang bilis nila ay may hangganan.
(Pagkatapos ay uulitin ko muli, nang walang paghinto, hinihiling ko sa lahat ng mga tagasuporta ng teorya ng short-range na aksyon na bigkasin ang mga naka-highlight na salita).

Guro: Magbigay ng mga halimbawa upang patunayan ang iyong teorya.
Mag-aaral: 1. Ang tunog ay naglalakbay sa hangin o iba pang daluyan sa bilis na 330 m / s.

2. Pindutin ang pedal ng preno, ang presyur ng brake fluid sa huling bilis ay ipinapadala sa mga pad ng preno.
(Lumipat ako sa kaliwang bahagi ng klase)

Guro: Mga tagasuporta ng teorya ng aksyon sa malayo. Ipinakita ko ang kakanyahan ng teorya ng pagkilos sa malayo, at tinutulungan mo ako, hulaan ang mga salitang nakasulat sa pisara.

Kami ay mga tagasuporta ng pangmatagalang aksyon
Aprubahan: para sa pakikipag-ugnayan
Isa ang kailangan kawalan ng laman,
At hindi ilang link, Miyerkules.
Ang pakikipag-ugnayan ng mga katawan ay hindi maikakaila
Sa kawalan na iyon nangyayari kaagad.

(Pagkatapos ay inuulit ko muli, nang walang mga paghinto, hinihiling ko sa iyo na bigkasin ang mga napiling salita sa lahat ng mga tagasuporta ng teorya ng aksyon sa malayo)

Guro: Magbigay ng mga halimbawa upang patunayan ang iyong teorya?
Mag-aaral: 1. Pinindot ko ang switch, bumukas agad ang ilaw. 2. Pinakuryente ko ang baras sa balahibo, dalhin ito sa electrometer, ang karayom ​​ng electrometer ay agad na lumilihis (palabas isang karanasan na may electrometer).
Guro: Gumawa tayo ng mga tala sa isang kuwaderno:

Teorya ng maikling saklaw:

1. Ang pakikipag-ugnayan ng elektrikal ay isinasagawa sa pamamagitan ng medium, intermediate na mga link.
2. Ang pakikipag-ugnayang elektrikal ay ipinapadala sa isang may hangganang bilis.

Long-range na teorya:

1. Ang pakikipag-ugnayan ng elektrikal ay nangyayari sa pamamagitan ng walang bisa.
2. Ang mga pakikipag-ugnayang elektrikal ay ipinapadala kaagad.

Guro: Paano maging? Sino ang tama? Upang malutas ang hindi pagkakaunawaan, kailangan natin ...?

Klase: Ideya.

Guro: Oo, ang ideya ay isang pambihirang laro sa kagubatan ng mga salita. / V.Hyugo /

Ang kontrobersya ay nakumpleto ng generator ng mga ideya -
Ang siyentipikong Ingles na si Michael Faraday.

Ano ang ideya ni Faraday? Pumunta sa pahina 102 parapo 38, punto 1.

Bigyan kita ng 3 minuto para mahuli ang napakatalino na ideya ni Faraday. ( Nagbabasa ang klase, binabago ng guro ang posisyon ng mga instrumento).

Disipulo: Ayon sa ideya ni Faraday, ang mga singil sa kuryente ay hindi direktang kumikilos sa isa't isa. Ang bawat isa sa kanila ay lumilikha sa nakapalibot na espasyo electric patlang. Ang field ng isang charge ay kumikilos sa isa pang charge, at vice versa. Habang tumataas ang distansya mula sa singil, humihina ang field.

Guro: So sino ang tama: mga tagasuporta ng mga teorya ng long-range action o short-range action?

Disciple: Mga tagasuporta ng teorya ng short-range action.

Guro: At ano ang intermediate link na nagsasagawa ng electrical interaction?

Mag-aaral: Electric field.

Guro: Kaya bakit nakikipag-ugnayan ang isang naka-charge na cotton wool sa isang naka-charge na bola sa malayo, tandaan ang karanasan?

Disciple: Ang electric field ng isang charged ball ay kumikilos sa isang cotton ball.

Guro: Electric field ... Madaling sabihin, ngunit mahirap isipin. Ang ating mga pandama ay hindi nakakakita, ayusin ang larangang ito. Kaya ano ang isang electric field? (Ang mga salita ng mga puntos 1) - 4) gumawa kami nang magkasama, ang mga mag-aaral ay gumagawa ng mga tala sa isang kuwaderno).

Electric field: ( pagsulat sa kuwaderno). Oral na komento ng guro o mga mag-aaral.

1). Isang uri ng bagay na umiiral sa espasyo sa paligid ng mga naka-charge na katawan.	1) Materya ay maaaring umiral sa dalawang anyo: matter at field. Nararamdaman namin ang sangkap nang direkta sa mga pandama, ang larangan - hindi direkta, sa pamamagitan ng isang bagay.
2). Ang larangan ay materyal, ito ay umiiral nang nakapag-iisa sa atin.	2) (a) Mga radio wave - mga electromagnetic field. Kumakalat sila sa kalawakan kahit na hindi gumagana ang kanilang source (tulad ng istasyon ng radyo). (b) Ang microwave oven ay nagpapainit ng pagkain gamit ang enerhiya ng isang electric field. Nangangahulugan ito na umiiral ang electric field. Ito ay materyal, dahil nagtataglay ng enerhiya.
3). Ang electric field ay nagpapalaganap na may huling bilis c = 3 * 10 8 m / s.	3) Ngayon ito ay napatunayan: kapag kinokontrol ang lunar rover mula sa Earth, isinasaalang-alang na ang signal ng radyo ay naglalakbay sa Buwan sa loob ng 1.3 segundo; pagkontrol sa istasyon sa Venus, isaalang-alang na ang electric field ay naglalakbay dito sa loob ng 3.5 minuto.
4). Ang pangunahing pag-aari ng isang electric field ay ang pagkilos nito sa electric pagsingil nang may kaunting puwersa.	4) Isang karanasan: ang electric field ng isang plexiglass plate ay kumikilos sa mga figure ng papel nang may puwersa, na ginagawa silang gumagalaw, "sayaw".

Guro: Gusto mo bang “makita” ang isang electric field?

Ito ay hindi posible sa ating mga pandama. Ang maliliit na particle (semolina) na ibinuhos sa langis ng makina at inilagay sa isang malakas na electric field ay makakatulong sa atin.

Isang karanasan. (Ang isang aparato ay ginagamit upang ipakita ang spectra ng mga electric field).

Kumuha ako ng cuvette na may langis at semolina, pukawin ito sa overhead projector, dalhin ang boltahe mula sa "Discharge" sa mga electrodes. Ang mga kabaligtaran na singil ay lumitaw sa mga electrodes. Ano ang nakikita natin, paano ito ipaliwanag?

Disciple: May electric field sa paligid ng mga electrodes; ang patlang ay kumikilos sa mga butil nang may puwersa.

Guro: Pumila ang mga butil linya ng kuryente electric field, sumasalamin ang kanyang "larawan". Kung saan ang mga linya ay mas siksik - ang patlang ay mas malakas, mas madalas - mas mahina. Ang mga linya ay umaabot patungo sa isa't isa, na nangangahulugan na ang mga patlang ay kabaligtaran.

Magkaiba ang larangan ng dalawang plato. Ang mga linya ng field ay parallel. Ang nasabing larangan ay pareho sa lahat ng mga punto at tinatawag na uniporme.

Maglalagay ako ng isang metal na singsing sa larangan ng dalawang plato, "ang mga butil ay hindi muling inayos sa loob ng singsing. Ano ang ibig sabihin nito?

Disciple: Walang electric field sa loob ng metal ring.

Didactic moment: generalization; maikling salaysay ng kaalaman.
Mga pagtanggap: express survey gamit ang mga signal card; karanasan sa paghula.

Guro: Kaya ano ang natutunan natin ngayon, ano ang natitira sa ating mga ulo? Suriin natin. Mayroong 5 card na may iba't ibang kulay sa iyong mga talahanayan. Nagtatanong ako, itinaas mo ang card kung saan, mula sa iyong pananaw, ang tamang sagot ay: ang may kulay na bahagi - patungo sa akin, ang teksto - patungo sa iyo. Sa pamamagitan ng kulay, mabilis kong malalaman kung sino ang natutunan kung ano. (Itatala ng guro ang resulta ng express survey).

Express survey.

Tanong 1. Ang kakanyahan ng teorya ay malapit sa aksyon? (Red card).

Tanong 2. Ang kakanyahan ng teorya ng aksyon sa malayo? (Asul na card).
Tanong 3. Ano ang kakanyahan ng ideya ni Faraday? (Green card).
Tanong 4. Ano ang isang electric field? (Puting card).

(Ang ikalimang card (kahel) ay hindi tumutugma sa alinman sa mga tanong.)

Mga teksto ng mga kard.

1. Red card: nakikipag-ugnayan ang mga katawan sa pamamagitan ng mga intermediate na link sa final
   bilis.
2. Asul na card: Ang mga katawan ay nakikipag-ugnayan kaagad sa walang bisa.
3. Green card: Ang pakikipag-ugnayang elektrikal ay dahil sa
   electric field.
4. White card: isang uri ng bagay na umiiral sa espasyo sa paligid ng mga naka-charge na katawan. Ang field ay independyente sa amin, kumakalat nang may hangganang bilis at kumikilos nang may kaunting puwersa sa pagsingil.

Bottom line: sinasabi ng guro kung gaano karaming mga tao mula sa klase ang sumagot ng tama sa mga tanong, pinangalanan ang mga tamang kulay ng mga card. Magaling!

Guro: At ngayon - karanasan sa ilalim ng kampana.

Karanasan: Ikinonekta ko ang isang transpormer sa network. Ang mga singil ay gumagalaw sa mga paikot-ikot nito, sa paligid kung saan, tulad ng alam mo, isang electric field ay nilikha. Kumuha ako ng coil ng wire at lamp. Ang coil ay hindi konektado sa network. Dinala ko ito sa transformer. Bakit kumikinang ang lamp kapag hindi ito nakasaksak sa electrical network?

Disipolo: Mayroong isang electric field sa paligid ng mga windings ng transpormer, na kumikilos sa mga singil sa coil sa pamamagitan ng puwersa, nagtatakda ng mga singil sa paggalaw, ang kasalukuyang dumadaloy sa lampara, ang lampara ay kumikinang. Ang patlang ay materyal. Ang electric field ay umiiral!

Didactic moment: takdang-aralin.
Pagtanggap: pagsulat ng mga talata sa talaarawan mula sa pisara.

§37, mga tanong p. 102, §38, mga tanong p. 104. (Myakishev G.Ya., Bukhovtsev B.B. Textbook para sa 10 klase ng mga institusyong pang-edukasyon. - 8th ed. - M .: Prosv., 2000 ).

VI YUGTO

Didactic moment: summing up.

Pagtanggap: isinasaalang-alang ang mga tamang sagot ng mga mag-aaral para sa aralin na may kasunod na paglalahat; pagmamarka.

Kategorya ng Mga Detalye: Elektrisidad at Magnetismo Na-publish 05.06.2015 20:46 Mga Hit: 13114

Ang mga alternating electric at magnetic field sa ilalim ng ilang partikular na kondisyon ay maaaring makabuo ng isa't isa. Bumubuo sila ng isang electromagnetic field, na hindi lahat ng kanilang kumbinasyon. Ito ay isang solong kabuuan, kung saan ang dalawang larangan na ito ay hindi maaaring umiral nang wala ang isa't isa.

Mula sa kasaysayan

Ang karanasan ng Danish na siyentipiko na si Hans Christian Oersted, na isinagawa noong 1821, ay nagpakita na ang isang electric current ay bumubuo ng magnetic field. Sa turn, ang pagbabago ng magnetic field ay may kakayahang makabuo ng electric current. Ito ay pinatunayan ng English physicist na si Michael Faraday, na natuklasan ang phenomenon ng electromagnetic induction noong 1831. Siya rin ang may-akda ng terminong "electromagnetic field".

Sa oras na iyon, ang konsepto ng pangmatagalang aksyon ni Newton ay pinagtibay sa pisika. Ito ay pinaniniwalaan na ang lahat ng mga katawan ay kumikilos sa isa't isa sa pamamagitan ng kawalan ng laman na may walang katapusang mataas na bilis (halos kaagad) at sa anumang distansya. Ipinapalagay na ang mga singil sa kuryente ay nakikipag-ugnayan sa katulad na paraan. Si Faraday, sa kabilang banda, ay naniniwala na ang kawalan ng laman ay hindi umiiral sa kalikasan, at ang pakikipag-ugnayan ay nangyayari sa isang may hangganang bilis sa pamamagitan ng isang tiyak na materyal na kapaligiran. Ang daluyan na ito para sa mga singil sa kuryente ay electromagnetic field... At kumakalat ito sa bilis na katumbas ng bilis ng liwanag.

Ang teorya ni Maxwell

Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga resulta ng mga nakaraang pag-aaral, English physicist na si James Clerk Maxwell noong 1864 nilikha teorya ng electromagnetic field... Ayon sa kanya, ang isang nagbabagong magnetic field ay bumubuo ng isang nagbabagong electric field, at ang isang alternating electric field ay bumubuo ng isang alternating magnetic field. Siyempre, sa simula ang isa sa mga patlang ay nilikha ng isang mapagkukunan ng mga singil o alon. Ngunit sa hinaharap, maaaring umiral na ang mga field na ito nang hiwalay sa mga naturang source, na nagiging sanhi ng paglitaw ng bawat isa. Yan ay, Ang mga electric at magnetic field ay mga bahagi ng iisang electromagnetic field... At ang anumang pagbabago sa isa sa mga ito ay nagiging sanhi ng hitsura ng isa pa. Ang hypothesis na ito ang naging batayan ng teorya ni Maxwell. Ang electric field na nabuo ng magnetic field ay vortex. Ang mga linya ng puwersa nito ay sarado.

Ang teoryang ito ay phenomenological. Nangangahulugan ito na ito ay nilikha batay sa mga pagpapalagay at obserbasyon, at hindi isinasaalang-alang ang sanhi ng paglitaw ng mga electric at magnetic field.

Mga katangian ng electromagnetic field

Ang isang electromagnetic field ay isang kumbinasyon ng mga electric at magnetic field, samakatuwid, sa bawat punto ng espasyo nito, ito ay inilalarawan ng dalawang pangunahing dami: ang lakas ng electric field. E at magnetic induction V .

Dahil ang electromagnetic field ay ang proseso ng pag-convert ng isang electric field sa isang magnetic, at pagkatapos ay isang magnetic field sa isang electric, ang estado nito ay patuloy na nagbabago. Kumakalat sa espasyo at oras, ito ay bumubuo ng mga electromagnetic wave. Depende sa dalas at haba, ang mga alon na ito ay nahahati sa mga radio wave, terahertz radiation, infrared radiation, visible light, ultraviolet radiation, X-ray at gamma radiation.

Ang mga vectors ng intensity at induction ng electromagnetic field ay magkaparehong patayo, at ang eroplano kung saan sila nakahiga ay patayo sa direksyon ng pagpapalaganap ng alon.

Sa teorya ng long-range action, ang bilis ng pagpapalaganap ng mga electromagnetic wave ay itinuturing na walang hanggan na malaki. Gayunpaman, pinatunayan ni Maxwell na hindi ito ang kaso. Sa isang sangkap, ang mga electromagnetic wave ay kumakalat sa isang may hangganan na bilis, na nakasalalay sa dielectric at magnetic permeability ng substance. Samakatuwid, ang teorya ni Maxwell ay tinatawag na theory of short-range action.

Sa eksperimento, ang teorya ni Maxwell ay nakumpirma noong 1888 ng German physicist na si Heinrich Rudolf Hertz. Pinatunayan niya na may mga electromagnetic wave. Bukod dito, sinukat niya ang bilis ng pagpapalaganap ng mga electromagnetic wave sa isang vacuum, na naging katumbas ng bilis ng liwanag.

Sa integral form, ganito ang hitsura ng batas na ito:

Batas ni Gauss para sa isang magnetic field

Ang flux ng magnetic induction sa pamamagitan ng saradong ibabaw ay zero.

Ang pisikal na kahulugan ng batas na ito ay walang mga magnetic charge sa kalikasan. Ang mga pole ng isang magnet ay hindi maaaring paghiwalayin. Ang mga linya ng magnetic field ay sarado.

Ang batas ng induction ni Faraday

Ang pagbabago sa magnetic induction ay nagiging sanhi ng paglitaw ng isang vortex electric field.

,

Teorama ng sirkulasyon ng magnetic field

Ang theorem na ito ay naglalarawan sa mga pinagmumulan ng magnetic field, pati na rin ang mga patlang mismo na nilikha ng mga ito.

Ang electric current at pagbabago sa electrical induction ay bumubuo ng vortex magnetic field.

,

,

E- lakas ng electric field;

N- lakas ng magnetic field;

V- magnetic induction. Ito ay isang vector quantity na nagpapakita kung anong puwersa ang isang magnetic field na kumikilos sa isang singil ng q value na gumagalaw na may bilis na v;

D- electrical induction, o electrical displacement. Ito ay isang vector quantity na katumbas ng kabuuan ng intensity vector at ang polarization vector. Ang polariseysyon ay sanhi ng pag-aalis ng mga singil sa kuryente sa ilalim ng pagkilos ng isang panlabas na electric field na may kaugnayan sa kanilang posisyon kapag ang naturang field ay wala.

Δ - operator na si Nabla. Ang pagkilos ng operator na ito sa isang partikular na field ay tinatawag na rotor ng field na ito.

Δ x E = mabulok E

ρ - ang density ng panlabas na singil ng kuryente;

j- kasalukuyang density - isang halaga na nagpapakita ng lakas ng kasalukuyang dumadaloy sa isang unit area;

kasama- ang bilis ng liwanag sa isang vacuum.

Ang pag-aaral ng electromagnetic field ay nakatuon sa isang agham na tinatawag na electrodynamics... Isinasaalang-alang niya ang pakikipag-ugnayan nito sa mga katawan na may electric charge. Ang pakikipag-ugnayang ito ay tinatawag na electromagnetic... Ang klasikal na electrodynamics ay naglalarawan lamang ng tuluy-tuloy na mga katangian ng electromagnetic field gamit ang mga equation ni Maxwell. Naniniwala ang modernong quantum electrodynamics na ang electromagnetic field ay mayroon ding discrete (discontinuous) properties. At ang gayong pakikipag-ugnayan ng electromagnetic ay nangyayari sa tulong ng hindi mahahati na mga particle ng quantum na walang masa at singil. Ang quantum ng electromagnetic field ay tinatawag photon .

Electromagnetic field sa paligid natin

Ang isang electromagnetic field ay nabuo sa paligid ng anumang AC conductor. Ang mga pinagmumulan ng mga electromagnetic field ay mga linya ng kuryente, mga de-koryenteng motor, mga transformer, urban electric transport, rail transport, mga electrical at electronic na gamit sa sambahayan - telebisyon, kompyuter, refrigerator, plantsa, vacuum cleaner, cordless phone, mobile phone, electric shaver - sa madaling salita, lahat. may kaugnayan sa pagkonsumo o paghahatid ng kuryente. Ang mga makapangyarihang pinagmumulan ng mga electromagnetic field ay mga transmiter ng telebisyon, mga antenna para sa mga istasyon ng cellular na telepono, mga istasyon ng radar, microwave oven, atbp. At dahil medyo kakaunti ang mga ganoong device sa paligid natin, napapalibutan tayo ng mga electromagnetic field sa lahat ng dako. Ang mga patlang na ito ay nakakaapekto sa kapaligiran at mga tao. Hindi ibig sabihin na palaging negatibo ang impluwensyang ito. Ang mga electric at magnetic field ay umiral sa paligid ng mga tao sa mahabang panahon, ngunit ang kapangyarihan ng kanilang radiation ilang dekada na ang nakalipas ay daan-daang beses na mas mababa kaysa sa kasalukuyan.

Hanggang sa isang tiyak na antas, ang electromagnetic radiation ay maaaring hindi nakakapinsala sa mga tao. Kaya, sa gamot, sa tulong ng low-intensity electromagnetic radiation, ang mga tisyu ay nagpapagaling, nag-aalis ng mga nagpapaalab na proseso, at may analgesic effect. Ang mga aparatong UHF ay nagpapaginhawa sa mga spasms ng makinis na mga kalamnan ng bituka at tiyan, mapabuti ang mga proseso ng metabolic sa mga selula ng katawan, binabawasan ang tono ng mga capillary, at pinababa ang presyon ng dugo.

Ngunit ang malakas na mga electromagnetic field ay nagdudulot ng mga pagkagambala sa gawain ng cardiovascular, immune, endocrine at nervous system ng isang tao, ay maaaring maging sanhi ng hindi pagkakatulog, pananakit ng ulo, stress. Ang panganib ay ang kanilang epekto ay halos hindi mahahalata sa mga tao, at ang mga paglabag ay unti-unting lumitaw.

Paano natin mapoprotektahan ang ating sarili mula sa electromagnetic radiation na nakapaligid sa atin? Imposibleng gawin ito nang buo, kaya kailangan mong subukang mabawasan ang epekto nito. Una sa lahat, kailangan mong ayusin ang mga gamit sa bahay upang ang mga ito ay malayo sa mga lugar kung saan tayo madalas. Halimbawa, hindi mo kailangang umupo nang malapit sa TV. Pagkatapos ng lahat, mas malayo ang distansya mula sa pinagmulan ng electromagnetic field, mas mahina ito. Kadalasan ay iniiwan namin ang appliance na nakasaksak. Ngunit ang electromagnetic field ay nawawala lamang kapag ang aparato ay naka-disconnect mula sa electrical network.

Ang kalusugan ng tao ay apektado din ng mga natural na electromagnetic field - cosmic radiation, magnetic field ng Earth.

Palagi kaming nakakatanggap ng mga signal tungkol sa malalayong mga kaganapan sa tulong ng isang intermediate medium. Halimbawa, ang komunikasyon sa telepono ay isinasagawa gamit ang mga electric wire, ang pagsasalita ay ipinapadala sa malayo gamit ang mga sound wave na nagpapalaganap sa hangin

(ang tunog ay hindi maaaring magpalaganap sa isang walang hangin na espasyo). Dahil ang paglitaw ng isang signal ay palaging isang materyal na kababalaghan, kung gayon ang pagpapalaganap nito, na nauugnay sa paglipat ng enerhiya mula sa punto patungo sa kalawakan, ay maaaring mangyari lamang sa isang materyal na kapaligiran.

Ang pinakamahalagang senyales na ang isang intermediate medium ay kasangkot sa signal transmission ay ang huling bilis ng pagpapalaganap ng signal mula sa pinagmulan patungo sa tagamasid, na nakasalalay sa mga katangian ng medium. Halimbawa, ang tunog ay naglalakbay sa hangin sa bilis na humigit-kumulang 330 m / s.

Kung sa likas na katangian ay may mga phenomena kung saan ang bilis ng pagpapalaganap ng mga signal ay walang hanggan na malaki, ibig sabihin, ang signal ay agad na maipapadala mula sa isang katawan patungo sa isa pa sa anumang distansya sa pagitan nila, kung gayon ito ay nangangahulugan na ang mga katawan ay maaaring kumilos sa isa't isa sa isang distansya at sa kawalan ng bagay sa pagitan nila. Ang ganitong pagkilos ng mga katawan sa isa't isa sa pisika ay tinatawag na long-range action. Kapag ang mga katawan ay kumikilos sa isa't isa sa tulong ng mga bagay sa pagitan, ang kanilang pakikipag-ugnayan ay tinatawag na short-range. Dahil dito, sa isang maikling pagkilos, ang katawan ay direktang nakakaapekto sa materyal na kapaligiran, at ang kapaligirang ito ay nakakaapekto na sa isa pang katawan.

Ito ay tumatagal ng ilang oras upang ilipat ang epekto ng isang katawan patungo sa isa pa sa pamamagitan ng intermediate na kapaligiran, dahil ang anumang mga proseso sa materyal na kapaligiran ay inililipat mula sa punto patungo sa punto na may hangganan at mahusay na tinukoy na bilis. Ang mathematical substantiation ng theory of short-range action ay ibinigay ng natitirang English scientist na si D. Maxwell (1831-1879). Dahil ang mga senyales na agad na nagpapalaganap ay hindi umiiral sa kalikasan, sa hinaharap ay susunod tayo sa teorya ng maikling-saklaw na pagkilos.

Sa ilang mga kaso, ang pagpapalaganap ng mga signal ay nangyayari sa tulong ng isang sangkap, halimbawa, ang pagpapalaganap ng tunog sa hangin. Sa ibang mga kaso, ang bagay ay hindi direktang kasangkot sa paghahatid ng signal, halimbawa, ang liwanag mula sa Araw ay umaabot sa Earth sa pamamagitan ng walang hangin na espasyo. Samakatuwid, ang bagay ay hindi umiiral lamang sa anyo ng bagay.

Sa mga kasong iyon kapag ang epekto ng mga katawan sa isa't isa ay maaaring mangyari sa pamamagitan ng isang walang hangin na espasyo, ang materyal na daluyan na nagpapadala ng epekto na ito ay tinatawag na isang field. Kaya, ang bagay ba ay umiiral sa anyo ng bagay at sa anyo? mga patlang. Depende sa uri ng mga puwersa na kumikilos sa pagitan ng mga katawan, ang mga patlang ay maaaring may iba't ibang uri. Ang larangan na nagpapadala ng pagkilos ng isang katawan patungo sa isa pa alinsunod sa batas ng unibersal na grabitasyon ay tinatawag na gravitational field. Ang field na naglilipat ng epekto ng isang nakatigil na singil sa kuryente sa isa pang nakatigil na singil alinsunod sa batas ng Coulomb ay tinatawag na isang electrostatic o electric field.

Ipinakita ng karanasan na ang mga de-koryenteng signal ay kumakalat sa walang hangin na espasyo sa napakataas, ngunit huling bilis, na humigit-kumulang 300,000 km / s (§ 27.7). ito

nagpapatunay na ang electric field ay ang parehong pisikal na katotohanan bilang bagay. Ang pag-aaral ng mga katangian ng larangan ay naging posible upang ilipat ang enerhiya sa isang distansya gamit ang larangan at gamitin ito para sa mga pangangailangan ng sangkatauhan. Ang isang halimbawa ay ang pagkilos ng mga komunikasyon sa radyo, telebisyon, laser, atbp. Gayunpaman, maraming mga katangian ng larangan ang hindi gaanong pinag-aralan o hindi pa kilala. Ang pag-aaral ng mga pisikal na katangian ng larangan at ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng larangan at bagay ay isa sa pinakamahalagang suliraning pang-agham ng modernong pisika.

Ang anumang singil sa kuryente ay lumilikha ng isang electric field sa kalawakan, sa tulong kung saan ito ay nakikipag-ugnayan sa iba pang mga singil. Ang isang electric field ay kumikilos lamang sa mga electric charge. Samakatuwid, mayroon lamang isang paraan upang makita ang gayong larangan: upang ipasok ang isang pagsubok na singil sa punto ng interes sa kalawakan. Kung mayroong isang patlang sa puntong ito, pagkatapos ay isang puwersa ng kuryente ang kikilos dito.

Kapag ang isang field ay inimbestigahan na may test charge, ito ay itinuturing na ang presensya nito ay hindi nakakasira sa inimbestigahan na field. Nangangahulugan ito na ang magnitude ng test charge ay dapat na napakaliit kumpara sa mga singil na lumilikha ng field. Sumang-ayon kaming gumamit ng positive charge bilang test charge.

Sumusunod ito mula sa batas ng Coulomb na ang ganap na halaga ng puwersa ng pakikipag-ugnayan ng mga singil sa kuryente ay bumababa sa pagtaas ng distansya sa pagitan ng mga ito, ngunit hindi kailanman ganap na nawawala. Nangangahulugan ito na, theoretically, ang electric charge field ay umaabot hanggang sa infinity. Gayunpaman, sa pagsasagawa, naniniwala kami na ang field ay umiiral lamang kung saan kumikilos ang isang kapansin-pansing puwersa sa singil sa pagsubok.

Tandaan din na kapag gumagalaw ang singil, gumagalaw ang field nito kasama nito. Kapag ang singil ay inalis nang labis na ang puwersa ng kuryente ay halos hindi na kumikilos sa pagsubok na singil sa anumang punto sa kalawakan, sinasabi namin na ang patlang ay nawala, bagaman sa katotohanan ay lumipat ito sa iba pang mga punto sa kalawakan.